工件的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對工件的凹部進(jìn)行淬火處理及回火處理的工件的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在建設(shè)機(jī)械等中使用大型的旋轉(zhuǎn)圈，該大型的旋轉(zhuǎn)圈在內(nèi)周沿長邊方向連續(xù)地設(shè)置有軸承的滾珠、滾子等的凹狀的滾動(dòng)面。在這樣的大型的旋轉(zhuǎn)圈中，對滾動(dòng)面分別實(shí)施淬火及回火的熱處理(例如參照下述專利文獻(xiàn)I)。利用熱處理來確保滾動(dòng)面的硬度而使?jié)L動(dòng)特性提尚。
[0003]在熱處理時(shí)，在通過對內(nèi)周進(jìn)行感應(yīng)加熱并急冷從而進(jìn)行淬火處理之后，將旋轉(zhuǎn)圈收容到加熱爐內(nèi)，以能夠得到期望的特性的條件實(shí)施回火處理。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本國日本特開2008 - 231496號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明欲解決的技術(shù)問題
[0008]但是，因需要能夠?qū)h(huán)狀工件整體收容的加熱爐，設(shè)備容易大型化。如果在內(nèi)徑側(cè)使用加熱線圈而利用感應(yīng)加熱來進(jìn)行回火處理，則由于回火溫度為低溫而被允許的溫度范圍狹窄，所以不容易均勻地加熱。特別是在凹部，由于每個(gè)位置產(chǎn)生較大的溫度偏差而使熱處理質(zhì)量容易降低，對加熱線圈的形狀、配置要求高的精度。
[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠用簡單的設(shè)備確保熱處理質(zhì)量并容易進(jìn)行凹部的回火處理的工件的熱處理方法。
[0010]用于解決問題的技術(shù)方案
[0011]達(dá)成上述目的的本發(fā)明的工件的熱處理方法是如下的方法:對在與第I區(qū)域離開距離的第2區(qū)域設(shè)置的凹部進(jìn)行淬火處理及回火處理，在對凹部進(jìn)行了淬火處理之后，用加熱線圈對第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而經(jīng)由第I區(qū)域與第2區(qū)域之間的導(dǎo)熱區(qū)域，將凹部的底部及頂部加熱到預(yù)定的回火溫度范圍。
[0012]在本發(fā)明的工件的熱處理方法中，優(yōu)選的是，通過對比凹部寬的第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而對凹部進(jìn)行回火處理。另外，在本發(fā)明的工件的熱處理方法中，也可以是，工件被形成為環(huán)狀，通過對外周的第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而對在內(nèi)周沿周向連續(xù)地設(shè)置的第2區(qū)域的凹部進(jìn)行回火處理。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明的工件的熱處理方法，通過用加熱線圈對第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而經(jīng)由導(dǎo)熱區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)熱，將與第I區(qū)域離開距離的第2區(qū)域的凹部加熱，因此，能夠通過調(diào)整第I區(qū)域的加熱量，來調(diào)整凹部的回火溫度。在使加熱線圈接近第I區(qū)域來進(jìn)行感應(yīng)加熱時(shí)，由于即使因第I區(qū)域及加熱線圈的形狀、位置而在第I區(qū)域的各位置溫度產(chǎn)生了偏差，也在導(dǎo)熱區(qū)域擴(kuò)散的同時(shí)向第2區(qū)域的凹部導(dǎo)熱，所以，在第2區(qū)域的凹部，能夠減小被傳遞到各位置的熱量的偏差。因此，在凹部的包含底部及頂部的寬廣的范圍中，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的均勻化，能夠容易地加熱到預(yù)定的回火溫度范圍內(nèi)。其結(jié)果是，即使不使用加熱爐、或者不使加熱線圈的形狀、配置高度地精密化，也能夠用簡單的設(shè)備確保熱處理質(zhì)量并容易地進(jìn)行凹部的回火處理。
【附圖說明】
[0015]圖1的(a)?(d)是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的熱處理工序的概略剖視圖。
[0016]圖2是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式中實(shí)施熱處理的工件的部分主視圖。
[0017]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的熱處理工序中的第2區(qū)域的溫度的經(jīng)時(shí)變化的曲線圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]W 工件
[0020]11第I區(qū)域
[0021]12第2區(qū)域
[0022]13齒輪齒
[0023]14滾動(dòng)面
[0024]14a 底部
[0025]14b 頂部
[0026]15導(dǎo)熱區(qū)域
[0027]21第I熱處理單元
[0028]22第2熱處理單元
[0029]23第I加熱線圈
[0030]24第2加熱線圈
[0031]25第I冷卻噴嘴
[0032]26第2冷卻噴嘴
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，使用附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。成為本實(shí)施方式的熱處理的對象的工件W如圖2所示被形成為大致環(huán)狀，以互相在徑向離開距離的狀態(tài)在周向連續(xù)地設(shè)置有第I區(qū)域11和第2區(qū)域12。
[0034]外周側(cè)的第I區(qū)域11具有沿著軸的圓柱狀的外表面。內(nèi)周側(cè)的第2區(qū)域12具有在作為周向的長邊方向連續(xù)的凹部。在本實(shí)施方式中，凹部是軸承的滾珠、滾子等的滾動(dòng)面14，沿著軸的截面為弧形狀。第I區(qū)域11的外周面與第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14相比，沿著軸的寬度被形成得較寬，滾動(dòng)面14整體與第I區(qū)域11的外周面在與軸正交的方向成為重疊的位置。
[0035]在本實(shí)施方式中，通過對滾動(dòng)面14的內(nèi)表面進(jìn)行淬火處理并進(jìn)行回火處理，來對工件W實(shí)施熱處理。
[0036]如圖1的(a)?(d)所示，所使用的熱處理裝置包括:第I熱處理單元21，其被未圖示的支承裝置支承并配置在沿周向旋轉(zhuǎn)的工件W的外周；及第2熱處理單元22，其同樣被未圖示的支承裝置支承并配置在沿周向旋轉(zhuǎn)的工件W的內(nèi)周。
[0037]第I熱處理單元21具有第I加熱線圈23，該第I加熱線圈23能夠與第I區(qū)域11的外周面中的周向的一部分對置。第I加熱線圈23的形狀沒有特別限定，但是，為能夠?qū)Φ贗區(qū)域的外周面的軸向的全寬進(jìn)行加熱的形狀。
[0038]第2熱處理單元22具有:第2加熱線圈24，其能夠與滾動(dòng)面14中的周向的一部分對置；及第2冷卻噴嘴26，其能夠向工件W的內(nèi)周噴射冷卻液。第2加熱線圈24的形狀也沒有特別限定，但是，為能夠?qū)L動(dòng)面14的軸向的全寬進(jìn)行加熱的形狀。
[0039]在對工件W進(jìn)行熱處理時(shí)，首先，如圖1的(a)、(b)所示，實(shí)施第2區(qū)域淬火工序，接下來，如圖1的(c)、(d)所示，實(shí)施回火工序。在第2區(qū)域淬火工序及回火工序中，工件W的第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14的表面溫度的經(jīng)時(shí)變化的例子示出在圖3中。
[0040]在第2區(qū)域淬火工序中，通過使工件W沿周向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，如圖1的(a)及圖3的Pll所示，用第2加熱線圈24對第2區(qū)域12進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，從而將滾動(dòng)面14的內(nèi)表面加熱到淬火溫度范圍。然后，如圖1的(b)及圖3的Pll所示，從第2冷卻噴嘴26向第2區(qū)域12噴射冷卻液，對被加熱的第2區(qū)域12進(jìn)行急冷。
[0041]接下來，在回火工序中，如圖1的(C)及圖3的P12所示，通過使工件W沿周向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，用第I加熱線圈23對第I區(qū)域11進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，從而使第I區(qū)域11升溫。該熱經(jīng)由第I區(qū)域11與第2區(qū)域12之間的導(dǎo)熱區(qū)域15而傳熱至第2區(qū)域12，將包含滾動(dòng)面14的底部14a及頂部14b在內(nèi)的整個(gè)滾動(dòng)面14加熱到預(yù)定的回火溫度范圍。
[0042]此時(shí)，供給到第I區(qū)域11的各部的熱在沿導(dǎo)熱區(qū)域15傳導(dǎo)的期間擴(kuò)散到工件W內(nèi)。因此，即使第I區(qū)域11的各部的溫度存在偏差，也在傳熱過程被均勻化并被傳遞到第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14。而且，被均等地傳熱到第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14，從而能夠?qū)L動(dòng)面14整體同等地加熱，能夠?qū)L動(dòng)面14的包含底部14a和頂部14b在內(nèi)的整體加熱到與淬火溫度的允許范圍相比非常狹窄的回火溫度的允許范圍內(nèi)。
[0043]在回火處理中，所獲得的特性會根據(jù)加熱溫度而變化，因此，回火溫度范圍是小于Al相變點(diǎn)的溫度并根據(jù)要求特性來適當(dāng)設(shè)定，在本實(shí)施方式中，設(shè)定為適合于保持第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14的硬度的較高的范圍。
[0044]為了達(dá)成這樣的回火溫度范圍，例如能夠采用調(diào)整向第I加熱線圈23供電的功率、頻率等電氣性條件的方法。各種條件的設(shè)定能夠利用例如工件W的形狀、材質(zhì)、線圈的形狀、配置、頻率、功率等電氣性條件、加熱時(shí)間、熱傳遞速度、熱容量等各種參數(shù)，并利用使用了 FEM分析模型的仿真等來預(yù)先設(shè)定。
[0045]在將第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14加熱到回火溫度范圍之后，通過進(jìn)行在大氣中的放熱等、慢冷卻，來對第2區(qū)域12進(jìn)行回火處理。由此，結(jié)束熱處理。
[0046]根據(jù)以上那樣的熱處理方法，通過用第I加熱線圈23對第I區(qū)域11進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而經(jīng)由導(dǎo)熱區(qū)域15傳熱，將與第I區(qū)域11離開距離的第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14加熱，因此，通過調(diào)整第I區(qū)域11的加熱量，從而能夠調(diào)整滾動(dòng)面14的回火溫度。
[0047]此時(shí)，即使因第I區(qū)域11及第I加熱線圈23的形狀、位置而在第I區(qū)域11的各位置溫度產(chǎn)生了偏差，也由于在導(dǎo)熱區(qū)域15擴(kuò)散的同時(shí)向第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14傳熱，所以，在第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14中，傳遞到各位置的熱量的偏差被減小。因此，在滾動(dòng)面14的包含底部14a及頂部14b的寬廣的范圍中，能夠使溫度更均勻化，能夠容易地加熱到預(yù)定的回火溫度范圍內(nèi)。因此，即使是低溫且被允許的溫度范圍狹窄的回火處理，也能夠用簡單的設(shè)備來確保預(yù)定的熱處理質(zhì)量，能夠容易地進(jìn)行滾動(dòng)面14的回火處理。
[0048]在該熱處理方法中，通過對比滾動(dòng)面14的寬度寬的第I區(qū)域11進(jìn)行感應(yīng)加熱來對滾動(dòng)面14進(jìn)行回火處理，因此，能夠從第I區(qū)域11的較寬的范圍通過傳熱將第2區(qū)域12的較窄的范圍加熱，在第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14的沿著軸的寬度方向的兩緣側(cè)也不會發(fā)生傳熱的熱量的不足，能夠容易地將滾動(dòng)面14整體均勻加熱。
[0049]在該熱處理方法中，第2區(qū)域12的滾動(dòng)面14在長邊方向連續(xù)、即在周向設(shè)置為環(huán)狀，使第I加熱線圈23與第I區(qū)域11的一部分對置，在相對移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行感應(yīng)加熱，因此，對于工件W，能夠使用小型的第I加熱線圈23來進(jìn)行滾動(dòng)面14的回火處理。
[0050]此外，上述實(shí)施方式能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)適當(dāng)變更。在上述實(shí)施方式中，說明了對外周側(cè)的第I區(qū)域11具有圓柱狀的外表面、內(nèi)周側(cè)的第2區(qū)域12具有由在周向連續(xù)的凹部構(gòu)成的滾動(dòng)面14的圓環(huán)形狀的工件W進(jìn)行熱處理的例子，但是，其他形狀的工件也能夠應(yīng)用本發(fā)明。例如，第I區(qū)域與第2區(qū)域也可以相反，也可以是具有兩端并呈直線狀或者曲線狀延伸的工件。并且，也可以在第I區(qū)域的沿著軸的寬度方向或沿著周向設(shè)置有傾斜、或者設(shè)置齒形等凹凸形狀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工件的熱處理方法，對在與第I區(qū)域離開距離的第2區(qū)域設(shè)置的凹部進(jìn)行淬火處理及回火處理， 在對所述凹部進(jìn)行了淬火處理之后，用加熱線圈對所述第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而經(jīng)由該第I區(qū)域與所述第2區(qū)域之間的導(dǎo)熱區(qū)域，將所述凹部的底部及頂部加熱到預(yù)定的回火溫度范圍。2.如權(quán)利要求1所述的工件的熱處理方法， 通過對比所述凹部寬的所述第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱從而對所述凹部進(jìn)行回火處理。3.如權(quán)利要求1或2所述的工件的熱處理方法， 所述工件被形成為環(huán)狀，通過對外周的所述第I區(qū)域進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而對在內(nèi)周沿周向連續(xù)地設(shè)置的所述第2區(qū)域的凹部進(jìn)行回火處理。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種工件的熱處理方法，能夠用簡單的設(shè)備來確保熱處理質(zhì)量并容易地進(jìn)行凹部的回火處理。在對在與第1區(qū)域(11)離開距離的第2區(qū)域(12)設(shè)置的凹部(14)進(jìn)行淬火處理及回火處理時(shí)，在對凹部(14)進(jìn)行了淬火處理之后，用加熱線圈(23)對第1區(qū)域(11)進(jìn)行感應(yīng)加熱，從而經(jīng)由第1區(qū)域(11)與第2區(qū)域(12)之間的導(dǎo)熱區(qū)域(15)，將凹部(14)的底部(14a)及頂部(14b)加熱到預(yù)定的回火溫度范圍，從而進(jìn)行回火處理。
【IPC分類】C21D1/18, C21D1/42, C21D9/40
【公開號】CN105567943
【申請?zhí)枴緾N201510716430
【發(fā)明人】坂井悟, 堀野孝, 寺島章, 堀部崇行, 船津友祐
【申請人】高周波熱錬株式會社
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年10月29日