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【発明の名称】 |
熱処理条件調整方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】沢津橋 精一
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内３丁目３番１号 電気興業株式会社内 |
【課題】高周波直接通電方式の熱処理（焼入処理又は焼戻処理）において、熱処理ショット数が増大するのに伴って接触電極の摩耗量が増大しても、熱処理対象部に規格値内の良好な熱処理硬化層（焼入硬化層）を安定的に継続して形成することができるような熱処理条件調整方法を提供する。
【解決手段】高周波直接通電方式の熱処理において熱処理条件を調整するに際し、熱処理ショット数Ｎ、又は、熱処理対象部（例えば、ラックシャフト１の歯部２）と近接導体１１との間の隙間Ｓに対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、熱処理時に熱処理ショット数Ｎ又は隙間Ｓを検出するステップと、この検出した検出値に基づいて複数の熱処理条件の中から検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップとを施行する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波熱処理対象物を一対の接触電極により支持して、前記一対の接触電極を介して高周波電流を前記高周波熱処理対象物の熱処理対象部に直接流すと共に、前記高周波熱処理対象物に近接して配置される近接導体に流れる高周波電流の誘導作用により前記熱処理対象部に誘導電流を流して、前記熱処理対象部を加熱し、次いで所要の焼入温度に加熱された前記熱処理対象部を冷却することにより、前記熱処理対象部を熱処理するようにした高周波直接通電方式の熱処理において、熱処理条件を調整するための方法であって、
（ａ） 熱処理ショット数、又は、前記熱処理対象部と前記近接導体との間の隙間に対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、
（ｂ） 熱処理時に前記熱処理ショット数又は前記隙間を検出するステップと、
（ｃ） この検出した検出値に基づいて前記複数の熱処理条件の中から前記検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、
（ｄ） これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップと、
を有することを特徴とする熱処理条件調整方法。
【請求項２】
前記熱処理条件が、前記熱処理対象部の焼入深さ，焼入幅，及び焼入焼戻硬さに関連するものであることを特徴とする請求項１に記載の熱処理条件調整方法。
【請求項３】
前記熱処理対象部が、ラックシャフトの歯部、又は、前記歯部に対応する前記ラックシャフトの背面部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理条件調整方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波焼入や高周波焼戻のような熱処理を行う際の熱処理条件調整方法に関し、更に詳しくは、高周波直接通電方式の熱処理（高周波直接通電焼入・焼戻）における熱処理条件調整方法に関する。更に具体的に述べると、本発明は、例えば、ラックシャフト（ラックバー）の歯部やその歯部に対応する背面部を高周波直接通電方式で熱処理を行うに際し、所望の焼入深さ，焼入幅，及び焼入焼戻硬さを得るための熱処理条件調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示すようなラックシャフト１の歯部２やその歯部２に対応する背面部３などを高周波焼入する場合には、図２〜図４に示すような高周波直接通電焼入装置４が用いられる場合が多い。
【０００３】
この高周波直接通電焼入装置４は、図２〜図４に示すように、電気的絶縁材５を介して重ね合わされている第一導体６及び第二導体７と、第一導体６に連結されると共に第二導体７側に連結されている（すなわち、第一導体６の一端部から両側に分岐して第二導体７の他端部に接続されている）分岐導体８（図３及び図４参照）と、電気的絶縁材５が介在されている位置において第一導体６上に載置されて固定されている第一接触電極９と、第二導体７上に載置されて固定されている第二接触電極１０と、第二導体７上に載置されて固定されている近接導体１１と、近接導体１１に設けられている冷却手段１２（図４参照）と、第一接触電極９及び第二接触電極１０間に接続されている高周波電源部１３（図２参照）と、第一接触電極９及び第二接触電極１０にそれぞれ対応する位置に配設されている一対のラックシャフト押圧用の油圧シリンダ１４とを備えている。
【０００４】
かくして、ラックシャフト１は、図２及び図３に示すように第一接触電極９及び第二接触電極１０の頂部α，β上に載置されてその歯部２が前記頂部α，βに当接せしめられた状態で支持されると共に、油圧シリンダ１４により第一接触電極９及び第二接触電極１０の側に押圧されて前記歯部２と前記頂部α，βとの電気的接触状態が確保されるようになっている。また、このようにしてラックシャフト１が第一接触電極９及び第二接触電極１０上に配置されると、このラックシャフト１の歯部２と近接導体１１との間には図２及び図４に示すように隙間Ｓが形成され、歯部２が近接導体１１に近接配置されるように構成されている。
【０００５】
このような構成の高周波直接通電焼入装置４を用いてラックシャフト１の歯部２を焼入する際の動作について述べると、次の通りである、まず、高周波電源部１３を通電状態にすると、高周波電流Ｉ１が第一導体６から第一接触電極９及び分岐導体８に流れ、ラックシャフト１内を通り、第二接触電極１０及び近接導体１１を通り、高周波電源部１３に戻るように流れるか、またはその逆の経路で交互に流れる。すなわち、ある時点では、図２において矢印で示すようにラックシャフト１に高周波電流Ｉ１'が流れると共に、近接導体１に流れる電流の誘導作用にて誘導電流（うず電流）Ｉ１''が流れ、従ってラックシャフト１の歯部２の表面には（Ｉ１'＋Ｉ１''）の電流が流れる。この際、高周波電源部１３への戻る電流はＩ２となるが、それについての詳細な説明は省略する。
【０００６】
なお、上述のような構造の高周波直接通電焼入装置４によるラックシャフト１（ラックバー）の高周波直接通電焼入に関する公知技術としては、特願平１０-１８３２３４号（特許文献１）が挙げられる。
【特許文献１】特開平１０−１８３２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような高周波直接通電焼入装置４を用いてラックシャフト１の歯部２などを焼入処理する場合、熱処理作業の初期（高周波直接通電焼入装置４の使用開始時期、すなわち、第一接触電極９及び第二接触電極１０が未だ摩耗し始めていない時期）には、歯部２などの表面に所望の焼入硬化層を形成することができる。しかしながら、熱処理ショット数（ショット回数；熱処理の施行回数）Ｎが増大すると、これに伴って第一接触電極９及び第二接触電極１０の頂部α，βがラックシャフト１との接触により次第に摩耗し、ラックシャフト１が近接導体１１の側に次第に近づき、焼入対象部であるラックシャフト１の歯部２と近接導体１１との間の隙間Ｓが小さくなる。そのままの状態を放置し、熱処理条件を変更することなく同一の熱処理条件で熱処理を進めると、図５及び図６に示すように、ラックシャフト１の焼入深さ，焼入幅，及び焼入（焼戻）硬さが大きく変化し、規格値を越えてしまう不具合を生じる場合がある。なお、既述の特開平１０−１８３２３４号公報においても、このような不具合を解消するための対策は何ら提案されていない。
【０００８】
本発明は、上述の如き不具合を解消するためになされたものであって、その目的は、高周波直接通電方式の熱処理（焼入処理又は焼戻処理）において、熱処理ショット数が増大するのに伴って接触電極の摩耗量が増大しても、熱処理対象部に規格値内の良好な熱処理硬化層（焼入硬化層）を安定的に継続して形成することができるような熱処理条件調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明では、高周波熱処理対象物を一対の接触電極により支持して、前記一対の接触電極を介して高周波電流を前記高周波熱処理対象物の熱処理対象部に直接流すと共に、前記高周波熱処理対象物に近接して配置される近接導体に流れる高周波電流の誘導作用により前記熱処理対象部に誘導電流を流して、前記熱処理対象部を加熱し、次いで所要の焼入温度に加熱された前記熱処理対象部を冷却することにより、前記熱処理対象部を熱処理するようにした高周波直接通電方式の熱処理における熱処理条件調整方法において、
（ａ） 熱処理ショット数、又は、前記熱処理対象部と前記近接導体との間の隙間に対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、
（ｂ） 熱処理時に前記熱処理ショット数又は前記隙間を検出するステップと、
（ｃ） この検出した検出値に基づいて前記複数の熱処理条件の中から前記検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、
（ｄ） これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップと、
を有するようにしている。
また、本発明では、前記熱処理条件が、前記熱処理対象部の焼入深さ，焼入幅，及び焼入焼戻硬さに関連するものであるようにしている。
また、本発明では、前記熱処理対象部が、ラックシャフトの歯部、又は、前記歯部に対応する前記ラックシャフトの背面部であるようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の本発明は、高周波直接通電方式の熱処理における熱処理条件調整方法において、熱処理ショット数、又は、熱処理対象部と近接導体との間の隙間に対応して複数の熱処理条件を予め定めておくステップと、熱処理時に熱処理ショット数又は隙間を検出するステップと、この検出した検出値に基づいて複数の熱処理条件の中から検出値に対応する熱処理条件を選択するステップと、これにより選択された熱処理条件に基づいて熱処理を行うステップとを施行するようにしたものであるから、本発明の熱処理条件調整方法によれば、接触電極の摩耗量が大きくなっても、熱処理ショット数の増大に伴って熱処理条件を適宜に変化させることにより、焼入対象部に所要の規格値内の熱処理硬化層（焼入硬化層）を常に安定的に継続して形成することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の本発明は、熱処理条件が、熱処理対象部の焼入深さ，焼入幅，及び焼入焼戻硬さに関連するものであるようにしたものであるから、本発明の熱処理条件調整方法によれば、接触電極の摩耗量が大きくなっても、所要の焼入深さ，焼入幅，及び焼入焼戻硬さを常に安定的に継続して得ることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の本発明は、熱処理対象部が、ラックシャフトの歯部、又は、歯部に対応するラックシャフトの背面部であるようにしたものであるから、本発明の熱処理条件調整方法によれば、ラックシャフトの歯部又は背面部に接触される接触電極が摩耗しても、ラックシャフトの歯部又は背面部に常に所望の硬化層深さ，硬化層幅，及び硬化層硬さの焼入（焼戻）硬化層を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る熱処理条件調整方法について図１を参照して説明する。ここでは、熱処理対象物（ワーク）として、例えば、ラックシャフトの歯部２を熱処理（焼入又は焼戻）する場合を例にとって説明する。なお、以下の説明においては、上記の説明並びに図２で使用した符号と同一の符号を用いることとする。
【００１４】
熱処理対象物（ワーク）として、例えば、ラックシャフト１を採用した場合には、熱処理ショット数としては約１０，０００回まで第一接触電極９及び第二接触電極１０などを交換する必要がない。しかし、少なくとも約２，０００回毎に熱処理条件を変化させる必要がある。なお、本実施形態では、検出値として熱処理ショット数Ｎを採用しているが、これに代えて、ラックシャフト１の歯部２と近接導体１１との間の隙間Ｓを検出値として用いてもよい。また、熱処理条件としては、焼入深さ，焼入幅や焼入焼戻硬さに対応するものが挙げられるが、以下の説明では焼入深さを選定しているが、これに限定するものではない。
【００１５】
下記の表１は、熱処理ショット数Ｎと、予め定められた複数の熱処理条件との関係の一例を示したものである。
【００１６】
【表１】
【００１７】
上記の表１に示すように、熱処理ショット数Ｎが１〜２，０００の範囲では、条件１による熱処理（たとえば、焼入）を行う。次に、熱処理ショット数Ｎが２,００１〜４,０００の範囲では、条件１とは異なる条件２による熱処理を行う。これにより、条件１の場合とほぼ同一の焼入深さを得ることができる。次に、熱処理ショット数Ｎが４,００１〜６,０００の範囲では条件３とし、熱処理ショット数Ｎが６,００１〜８,０００の範囲では条件４とし、熱処理ショット数Ｎが８,００１〜９０,０００の範囲では条件５を採用する。なお、熱処理ショット数Ｎは、熱処理作業中にカウンタなどの簡単な計測器にて自動的に検出可能であり、熱処理条件の変更も手動又は自動により比較的安価にかつ正確に行なうことが可能である。従って、熱処理ショット数Ｎについての検出値に基づいて、予め定めた複数の熱処理条件の中から熱処理ショット数Ｎに応じて実際の熱処理作業時における最適な熱処理条件を選択して焼入（又は焼戻）の熱処理を行う。
【００１８】
図１は、本発明に係る高周波直接通電焼入における熱処理条件調整方法を施行した場合の焼入深さの変化を示すものである。すなわち、図１は、横軸に熱処理ショット数Ｎとこれに対応して予め決められた条件１乃至５をとり、縦軸に焼入深さを表示したものである。図示のように熱処理ショット数Ｎが増加すると焼入深さは徐々に増大するが、夏処理条件を適宜に変えることにより、焼入深さが元の値（規格値内の値）に戻る。この調整を熱処理ショット数の最後の回数である１０,０００まで繰返して行い、条件１〜条件５を順次に変更して設定することにより焼入深さを極く狭い範囲の規格値内に入れることができる。
【００１９】
条件１乃至５は、以上のように熱処理ショット数Ｎに対応したものであるが、ラックシャフト１の種類や第一接触導体９及び第二接触導体１０の材質などに応じて熱処理ショット数Ｎの設定も上記表１に記載の数値とは異なることとなり、これに対応する熱処理条件は前記条件１乃至５に限定されるものではない。また、本実施形態では熱処理条件として焼入深さを選定しているが、焼入幅や焼入（焼戻）硬さに対応するものであってもよい。また、熱処理ショット数Ｎに限らず、ラックシャフト１と近接導体１１との間の隙間Ｓを検出値として、これに対応して条件を決めてもよい。なお、隙間Ｓは、熱処理作業中に簡単な距離計測器にて自動的に検出可能である。
【００２０】
このような熱処理条件調整方法によれば、ラックシャフトの歯部２（又は歯部２に対応する背面部３）を高周波焼入・焼戻の如き熱処理を行う場合に適用される高周波直接通電焼入・焼戻を施行する際に、熱処理ショット数Ｎ、或いは、ラックシャフト１の熱処理対象部（歯部２や背面部３）と近接導体１１との間の隙間Ｓの増大に伴なう焼入硬化層の変化を狭い範囲に抑えることができ、常に安定した焼入硬化層を継続して形成することができる。
【００２１】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、既述の実施形態ではラックシャフト１の歯部２を熱処理する場合について述べたが、ラックシャフト１の背面部３を熱処理する場合にも本発明の熱処理条件調整方法を適用できる。さらに、ラックシャフト１以外の、高周波直接通電方式の熱処理が適用される各種の熱処理対象物に対しても、本発明の熱処理条件調整方法を適用できることは言う迄もない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱処理条件調整方法による熱処理ショット数と焼入深さとの関係を示すグラフである。
【図２】高周波直接通電焼入装置の側面図である。
【図３】図３におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図５】従来の熱処理条件調整方法による熱処理ショット数と焼入深さとの関係を示すグラフである。
【図６】従来の熱処理条件調整方法による熱処理ショット数と焼入（焼戻）硬さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１ ラックシャフト
２ 歯部
３ 背面部
４ 高周波直接通電焼入装置
９ 第一接触導体
１０ 第二接触導体
１１ 近接導体
Ｎ 熱処理ショット数
Ｓ 隙間
α，β 頂部
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１７６５３
【氏名又は名称】電気興業株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内３丁目３番１号
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| 【出願日】 |
平成１６年６月１６日（２００４．６．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９９６２３
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
【識別番号】１０００９６７６９
【弁理士】
【氏名又は名称】有原 幸一
【識別番号】１００１０７３１９
【弁理士】
【氏名又は名称】松島 鉄男
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| 【公開番号】 |
特開２００６−２１９１（Ｐ２００６−２１９１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年１月５日（２００６．１．５） |
| 【出願番号】 |
特願２００４−１７７８７７（Ｐ２００４−１７７８７７） |
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