JP2001059154A - Manufacture of carburizing material, and its manufacturing device - Google Patents
Manufacture of carburizing material, and its manufacturing deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、浸炭材料の製造方
法およびその製造装置に関し、一層詳細には、煤の発生
やワークの酸化を抑制することができ、しかも、浸炭材
料を低コストでかつ効率よく製造することが可能な浸炭
材料の製造方法およびその製造装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a carburized material and an apparatus for producing the same, and more particularly, to suppressing the generation of soot and the oxidation of a workpiece, and reducing the cost of carburized material. The present invention relates to a method for manufacturing a carburized material that can be efficiently manufactured and an apparatus for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】浸炭材料は、通常、以下のようにして製
造されている。2. Description of the Related Art Carburizing materials are usually manufactured as follows.
【０００３】まず、軟鋼や低合金鋼からなるワークを密
閉可能な反応容器内に保持した後、該密閉容器の下部か
らＣＯガスや炭化水素化合物ガス等の浸炭性ガスを供給
し、該反応容器内に前記浸炭性ガスを充填する。そし
て、前記浸炭性ガスの供給を続行しながら反応容器の上
部に設けられた排出口を開放し、前記浸炭性ガスを流通
状態にする。[0003] First, after a work made of mild steel or low alloy steel is held in a sealable reaction vessel, a carburizing gas such as a CO gas or a hydrocarbon compound gas is supplied from a lower portion of the closed vessel to form a reaction vessel. Is filled with the carburizing gas. Then, while continuing to supply the carburizing gas, the discharge port provided at the upper part of the reaction vessel is opened to bring the carburizing gas into a flowing state.
【０００４】次に、前記反応容器の内部に配置された加
熱用コイルを備える高周波誘導加熱機構によって、前記
浸炭性ガスの熱分解が起こる温度にまで前記ワークを加
熱して昇温する。この加熱昇温により、該ワークの表面
付近で前記浸炭性ガスの熱分解が起こるようになり、そ
の結果、該ワークの表面に炭素が析出する。Next, the work is heated to a temperature at which the carburizing gas is thermally decomposed by a high-frequency induction heating mechanism having a heating coil disposed inside the reaction vessel, and the temperature is raised. Due to the heating, the carburizing gas is thermally decomposed near the surface of the work, and as a result, carbon is deposited on the surface of the work.
【０００５】炭素が析出した後は浸炭性ガスの供給を停
止して、前記ワークを前記温度で所定時間保持する。こ
の温度保持により、炭素がワークの表面から内部へと拡
散浸透する。すなわち、ワーク内部に炭素が拡散浸透さ
れた浸炭材料が製造されるに至る。After the carbon is deposited, the supply of the carburizing gas is stopped, and the work is held at the temperature for a predetermined time. By maintaining the temperature, carbon diffuses and penetrates from the surface of the work to the inside. That is, a carburized material in which carbon is diffused and infiltrated into the inside of the work is produced.
【０００６】この浸炭材料には、反応容器内から取り出
した後に焼き入れが施されることが通例である。焼き入
れにより浸炭材料の表面にマルテンサイトが生成するの
で、該表面の硬度が優れるようになるからである。[0006] Usually, the carburized material is quenched after being taken out of the reaction vessel. This is because the quenching generates martensite on the surface of the carburized material, so that the surface has an excellent hardness.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来技術に係る浸炭材料の製造方法においては、浸炭性ガ
スを流通した状態でワークの加熱昇温および該ワークの
表面への炭素の析出を行っている。しかしながら、この
場合、熱分解を起こして消失する浸炭性ガスの量は僅か
であり、大部分は炭素の析出に関与することなく前記反
応容器の外部へと排出される。すなわち、所望の量の炭
素を析出するために大量の浸炭性ガスを使用しなければ
ならないので、原材料コストの高騰を惹起しているとい
う不具合がある。In the above-described method for producing a carburized material according to the prior art, the temperature of the work is increased and the carbon is deposited on the surface of the work while the carburizing gas is flowing. ing. However, in this case, the amount of the carburizing gas which disappears due to the thermal decomposition is small, and most of the gas is discharged to the outside of the reaction vessel without participating in the precipitation of carbon. That is, since a large amount of carburizing gas must be used to deposit a desired amount of carbon, there is a problem that a rise in raw material costs is caused.
【０００８】また、浸炭性ガスを流通せしめた状態で炭
素の析出を行うと、例えば、反応容器の前記排出口等に
煤が発生するという不具合がある。このため、拡散浸透
されるべき量の炭素をワークの表面に析出させるのに長
時間を要する。また、発生した煤が反応容器の排出口等
を閉塞し、浸炭性ガスが流通することが困難になるの
で、装置のメンテナンスが必要となる。したがって、煩
雑である。しかも、メンテナンスを行うことに伴って装
置の稼働率が低下するので、浸炭材料の生産効率が低下
する。Further, when carbon is deposited in a state where a carburizing gas is allowed to flow, there is a problem that, for example, soot is generated at the discharge port or the like of the reaction vessel. For this reason, it takes a long time to deposit an amount of carbon to be diffused and infiltrated on the surface of the work. Further, the generated soot blocks the outlet of the reaction vessel and the like, and it becomes difficult for the carburizing gas to flow, so that maintenance of the apparatus is required. Therefore, it is complicated. Moreover, the maintenance rate reduces the operation rate of the apparatus, thereby reducing the production efficiency of the carburized material.
【０００９】また、反応容器内の浸炭性ガスへの置換
は、上記したように、該反応容器内に浸炭性ガスを一旦
充填し、次いで、浸炭性ガスの供給を続行しながら放出
して流通状態とすることにより行っているが、この場
合、反応容器内の空気が充分に除去されずに該反応容器
内に残留する。このため、ワークの材質によっては該ワ
ークの粒界に酸化物が生成し、その結果、浸炭材料の靱
性が低下してしまうことがある。Further, as described above, the replacement of the carburizing gas in the reaction vessel is performed by once filling the carburizing gas into the reaction vessel and then releasing the carburizing gas while continuing to supply the carburizing gas. In this case, the air is left in the reaction vessel without being sufficiently removed. For this reason, depending on the material of the work, an oxide is generated at the grain boundary of the work, and as a result, the toughness of the carburized material may be reduced.
【００１０】さらに、炭素の析出と浸炭材料に対する焼
き入れとを別々の装置で行うようにしているので、浸炭
材料の生産効率が低いという不具合がある。Further, since the precipitation of carbon and the quenching of the carburized material are performed by separate apparatuses, there is a disadvantage that the production efficiency of the carburized material is low.
【００１１】本発明は上記した種々の問題を解決するた
めになされたもので、炭素を高収率で生成させることが
できるとともに煤の発生やワークの酸化を抑制すること
ができ、しかも、ワークへの炭素の析出から浸炭材料の
焼き入れまでを連続して行うことができ、これにより、
浸炭材料を低コストでかつ効率よく製造することが可能
な浸炭材料の製造方法およびその製造装置を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned various problems, and it is possible to produce carbon in high yield, suppress soot generation and oxidation of a work, From the precipitation of carbon to the quenching of the carburized material can be performed continuously,
It is an object of the present invention to provide a method for producing a carburized material capable of efficiently producing a carburized material at low cost and an apparatus for producing the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る浸炭材料の製造方法は、ワークを加
熱して昇温する昇温工程と、昇温した前記ワークに対し
て浸炭性ガスを供給し、前記浸炭性ガスを熱分解させて
前記ワークの表面に炭素を析出させる析出工程と、析出
した炭素を前記ワークの表面から内部へと拡散浸透させ
る拡散浸透処理工程と、拡散浸透処理が施された前記ワ
ークを焼き入れする焼き入れ工程とを備え、前記析出工
程を１Ｔｏｒｒ未満で行うことを特徴とする。In order to achieve the above object, a method for producing a carburized material according to the present invention comprises a heating step of heating a work to raise the temperature; A carburizing gas is supplied, a deposition step of thermally decomposing the carburizing gas to deposit carbon on the surface of the work, and a diffusion permeation process of diffusing and permeating the deposited carbon from the surface of the work to the inside, And a quenching step of quenching the work that has been subjected to the diffusion and infiltration treatment, wherein the precipitation step is performed at less than 1 Torr.
【００１３】析出工程をこのような減圧下で行うことに
より、煤の発生を回避することができる。したがって、
煤の除去等のメンテナンスが不要であるので、装置の稼
働率が向上し、その結果、浸炭材料の生産効率が向上す
る。また、浸炭性ガスの供給量が少ないので、原材料コ
ストを低減することができる。しかも、析出工程におい
ては酸化性ガスが存在しないので、ワークが酸化するこ
とが著しく抑制される。By performing the precipitation step under such reduced pressure, generation of soot can be avoided. Therefore,
Since maintenance such as removal of soot is not required, the operation rate of the apparatus is improved, and as a result, the production efficiency of the carburized material is improved. Further, since the supply amount of the carburizing gas is small, the raw material cost can be reduced. In addition, since no oxidizing gas is present in the deposition step, oxidation of the workpiece is significantly suppressed.
【００１４】この場合、前記拡散浸透処理工程を１０-3
〜１０-1Ｔｏｒｒで行うことが好ましい。拡散浸透処理
工程においてもワークは高温に保持されているが、減圧
下では酸化性ガスが滞留することはない。したがってワ
ークが酸化することが著しく抑制される。In this case, the diffusion and infiltration treatment step is performed at 10 -3.
It is preferably performed at a pressure of 10 -1 Torr. The work is kept at a high temperature also in the diffusion and infiltration process, but the oxidizing gas does not stay under reduced pressure. Therefore, oxidation of the work is significantly suppressed.
【００１５】また、ワークとして耐酸化性が低い材料を
使用する場合には、上記と同様の理由から、昇温工程も
１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒ程度の減圧下で行うことが好ま
しい。When a material having low oxidation resistance is used as the work, the temperature raising step is preferably performed under a reduced pressure of about 10 -3 to 10 -1 Torr for the same reason as described above.
【００１６】さらに、析出工程は、ワークを回転させな
がら行うことが好ましい。炭素の厚みを均一にして析出
させることができるからである。Furthermore, it is preferable that the precipitation step is performed while rotating the work. This is because carbon can be deposited with a uniform thickness.
【００１７】さらに、前記ワークの加熱は誘導加熱によ
り行うことが好ましい。この場合、ワークのみが高温と
なる。したがって、ワーク表面以外の箇所で浸炭性ガス
が熱分解することはない。このため、炭素を収率よくワ
ーク表面に生成させることができるとともに煤の発生を
一層回避することができる。Further, it is preferable that the work is heated by induction heating. In this case, only the work becomes hot. Therefore, the carburizing gas does not thermally decompose at a place other than the work surface. For this reason, carbon can be generated on the work surface with high yield, and generation of soot can be further avoided.
【００１８】また、本発明に係る浸炭材料製造装置は、
ワークを保持する保持部材と、前記ワークを加熱する加
熱機構と、前記加熱機構の加熱部が配置された密閉可能
な加熱室と、前記加熱室の内部に設置されたガス供給管
と、前記加熱室内を排気する排気機構と、前記ワークを
冷却する冷却機構と、前記冷却機構の冷却部が配置され
た冷却室と、前記加熱室と前記冷却室とを連通または遮
断するための開閉部と、前記加熱室または前記冷却室の
いずれか一方から他方へ前記保持部材を移動させる機構
とを備えることを特徴とする。Further, the carburizing material producing apparatus according to the present invention comprises:
A holding member for holding the work, a heating mechanism for heating the work, a sealable heating chamber in which a heating unit of the heating mechanism is arranged, a gas supply pipe installed inside the heating chamber, An exhaust mechanism for exhausting the interior of the room, a cooling mechanism for cooling the work, a cooling chamber in which a cooling unit of the cooling mechanism is arranged, and an opening / closing unit for communicating or blocking the heating chamber and the cooling chamber, And a mechanism for moving the holding member from one of the heating chamber and the cooling chamber to the other.
【００１９】この浸炭材料製造装置においては、ワーク
表面への炭素の析出、該炭素の拡散浸透処理および浸炭
材料への焼き入れを行うことができる。すなわち、ワー
クを取り外したり搬送したりすることなく浸炭材料を製
造することができるので、該浸炭材料を効率よく生産す
ることができる。In this carburizing material producing apparatus, it is possible to carry out precipitation of carbon on the surface of the work, diffusion and infiltration of the carbon, and quenching of the carburizing material. That is, since the carburized material can be manufactured without removing or transporting the work, the carburized material can be efficiently produced.
【００２０】この場合、加熱機構を誘導加熱機構とする
ことが好ましい。ワークのみを高温にすることができる
からである。In this case, the heating mechanism is preferably an induction heating mechanism. This is because only the work can be heated to a high temperature.
【００２１】また、炭素を均一な厚みにして析出させる
ために、前記保持部材が回転可能であることが好まし
い。この場合、ガス供給管をリング状とし、該ガス供給
管のガス供給口を前記ワークの表面に指向して形成する
ことにより、回転しているワークに対して効率的に浸炭
性ガスを供給することができる。Further, in order to deposit carbon with a uniform thickness, it is preferable that the holding member is rotatable. In this case, the gas supply pipe is formed in a ring shape, and the gas supply port of the gas supply pipe is formed so as to face the surface of the work, so that the carburizing gas is efficiently supplied to the rotating work. be able to.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る浸炭材料の製
造方法につきこれを実施する浸炭材料製造装置との関係
で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細
に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the method for producing a carburized material according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, in relation to a carburized material producing apparatus for carrying out the method. .
【００２３】本実施の形態に係る浸炭材料製造装置１０
の全体概略構成を、要部を断面にして図１および図２に
示す。図１、図２に示されるように、この浸炭材料製造
装置１０においては、基台１２上に排気機構１４、架台
１６、冷却油循環供給機構１８および載置台２０が設置
されており、かつ架台１６上および載置台２０上にチャ
ンバ２２および高周波誘導加熱機構２４がそれぞれ載置
固定されている。The carburizing material manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment
1 and 2 are cross-sectional views of a main part of the overall structure of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, in this carburizing material manufacturing apparatus 10, an exhaust mechanism 14, a gantry 16, a cooling oil circulation supply mechanism 18, and a mounting table 20 are installed on a base 12, and A chamber 22 and a high-frequency induction heating mechanism 24 are mounted and fixed on the mounting 16 and the mounting table 20, respectively.
【００２４】排気機構１４は、メカニカルブースタ２６
と真空ポンプ２８から構成されており、両者を付勢する
ことによってチャンバ２２内のガスを排気することがで
きる。すなわち、チャンバ２２は、後述するように筒状
の加熱室３０および冷却室３２を有し、加熱室３０とメ
カニカルブースタ２６の吸気口とは、バルブ３４ａが介
装されたダクト３６ａを介して接続されている。また、
該メカニカルブースタ２６の排出口は、バルブ３４ｂが
介装されたダクト３６ｂを介して真空ポンプ２８の吸気
口に接続されている（図２参照）。すなわち、チャンバ
２２内のガスは、まずメカニカルブースタ２６により排
気され、次いで真空ポンプ２８により真空度が高められ
る。排気されたガスは、真空ポンプ２８の排出口に設置
されたサイレンサ３８を介して外部へと排出される。な
お、真空ポンプ２８のモータ（図示せず）は、駆動ベル
ト４０により回転付勢される。The exhaust mechanism 14 includes a mechanical booster 26
And a vacuum pump 28, and the gas in the chamber 22 can be exhausted by energizing both. That is, the chamber 22 has a cylindrical heating chamber 30 and a cooling chamber 32 as described later, and the heating chamber 30 is connected to the intake port of the mechanical booster 26 via a duct 36a in which a valve 34a is interposed. Have been. Also,
An outlet of the mechanical booster 26 is connected to an inlet of a vacuum pump 28 via a duct 36b in which a valve 34b is interposed (see FIG. 2). That is, the gas in the chamber 22 is first exhausted by the mechanical booster 26, and then the degree of vacuum is increased by the vacuum pump 28. The exhausted gas is exhausted to the outside via a silencer 38 provided at an outlet of the vacuum pump 28. The motor (not shown) of the vacuum pump 28 is rotationally urged by the drive belt 40.
【００２５】架台１６上に載置固定されたチャンバ２２
は、上記したように、筒状の加熱室３０と該加熱室３０
の下部に連設された筒状の冷却室３２とを有し、両者の
間にはゲートバルブ４２が介在されている。したがっ
て、ゲートバルブ４２のシャッタ４４が開放または閉止
されることにより、両者は連通または遮断される。図１
においては、シャッタ４４が開放され、該シャッタ４４
のロッド４５（図２参照）が最大に後退している状態が
示されている。なお、チャンバ２２は、加熱室３０の上
端を閉塞部材４６で閉塞することによって密閉可能であ
る。The chamber 22 mounted and fixed on the gantry 16
As described above, the cylindrical heating chamber 30 and the heating chamber 30
And a cylindrical cooling chamber 32 connected to the lower part of the housing, and a gate valve 42 is interposed between the two. Therefore, when the shutter 44 of the gate valve 42 is opened or closed, the two are communicated or shut off. FIG.
, The shutter 44 is opened and the shutter 44
The rod 45 (see FIG. 2) of FIG. The chamber 22 can be hermetically closed by closing the upper end of the heating chamber 30 with a closing member 46.
【００２６】このチャンバ２２の中央には、シャフトカ
バー４７に囲繞されたシャフト４８が挿入されており、
該シャフト４８の先端には円盤形状のワークＷが保持さ
れている。後述するように、このワークＷの表面に炭素
が析出され、さらに、該炭素の拡散浸透処理が施され
る。A shaft 48 surrounded by a shaft cover 47 is inserted into the center of the chamber 22.
A disk-shaped work W is held at the tip of the shaft 48. As will be described later, carbon is deposited on the surface of the work W, and further, the carbon is subjected to a diffusion and penetration treatment.
【００２７】ワークＷが加熱昇温される場合、該ワーク
Ｗは、高周波誘導加熱機構２４の構成要素であり、加熱
室３０の内部に配置されたリング状の加熱用コイル５０
に囲繞される（図１参照）。この際、シャッタ４４が開
放され、シャフト４８は冷却室３２から加熱室３０に亘
ってチャンバ２２内に位置する。また、該加熱用コイル
５０の上方および下方にはリング状のガス供給管５２
ａ、５２ｂがそれぞれ配置されており、両者から炭化水
素化合物ガスやＣＯガス等を含有する浸炭性ガスが供給
される。When the work W is heated and heated, the work W is a component of the high-frequency induction heating mechanism 24 and has a ring-shaped heating coil 50 disposed inside the heating chamber 30.
(See FIG. 1). At this time, the shutter 44 is opened, and the shaft 48 is located in the chamber 22 from the cooling chamber 32 to the heating chamber 30. A ring-shaped gas supply pipe 52 is provided above and below the heating coil 50.
a and 52b are provided, respectively, and a carburizing gas containing a hydrocarbon compound gas, a CO gas, or the like is supplied from both of them.
【００２８】高周波誘導加熱機構２４は、前記加熱用コ
イル５０の他、図示しない高周波交流電源に接続されて
載置台２０上に載置固定された変成器５４と、該変成器
５４にリード部５６を介して接続された同軸電極５８と
を備え、前記加熱用コイル５０はこの同軸電極５８に接
続されている。すなわち、加熱用コイル５０には、変成
器５４、リード部５６および同軸電極５８を介して高周
波数の交流電流が通電される。その結果、後述するよう
に、ワークＷの内部に誘導電流が発生して該ワークＷの
温度が上昇する。The high-frequency induction heating mechanism 24 includes, in addition to the heating coil 50, a transformer 54 connected to a high-frequency AC power supply (not shown) and fixedly mounted on the mounting table 20, and a lead portion 56 connected to the transformer 54. The heating coil 50 is connected to the coaxial electrode 58. That is, a high-frequency AC current is applied to the heating coil 50 via the transformer 54, the lead portion 56, and the coaxial electrode 58. As a result, as described later, an induced current is generated inside the work W, and the temperature of the work W increases.
【００２９】ここで、図１の円内を拡大して図３に示
し、この図３を参照してワークＷ、加熱用コイル５０お
よびガス供給管５２ａ、５２ｂについて説明する。Here, the inside of the circle in FIG. 1 is enlarged and shown in FIG. 3, and the work W, the heating coil 50 and the gas supply pipes 52a and 52b will be described with reference to FIG.
【００３０】まず、ワークＷは、アダプタ６０を介して
シャフト４８の先端に保持されている。具体的には、シ
ャフト４８の先端には凹部４８ａが形成されており、ま
た、ワークＷの中心には貫通孔６２が形成されている。
そして、アダプタ６０は、円盤部６４と該円盤部６４の
中心に形成された貫通孔に嵌合された円柱部６６とから
なり、該円柱部６６の尖鋭な下端部６６ａは前記凹部４
８ａに嵌合され、先端部６６ｂはワークＷに形成された
貫通孔６２に嵌合されている。このような嵌合により、
シャフト４８の先端にワークＷが堅牢に保持される。な
お、ワークＷの材質としては、軟鋼や低合金鋼が例示さ
れ、これらはいずれも導体である。First, the work W is held at the tip of the shaft 48 via the adapter 60. Specifically, a concave portion 48 a is formed at the tip of the shaft 48, and a through hole 62 is formed at the center of the work W.
The adapter 60 includes a disk portion 64 and a cylindrical portion 66 fitted in a through hole formed in the center of the disk portion 64. The sharp lower end portion 66a of the cylindrical portion 66 is
8a, and the distal end portion 66b is fitted into the through hole 62 formed in the work W. With such mating,
The work W is firmly held at the tip of the shaft 48. In addition, as a material of the work W, mild steel or low alloy steel is exemplified, and these are all conductors.
【００３１】加熱用コイル５０は、上記したようにリン
グ状であり、ワークＷの外周部を囲繞する。そして、高
周波数の交流電源が通電された際に、該ワークＷの内部
に誘導電流を誘起させることにより該ワークＷを加熱昇
温する。The heating coil 50 has a ring shape as described above, and surrounds the outer periphery of the work W. Then, when a high-frequency AC power supply is energized, the work W is heated and heated by inducing an induced current inside the work W.
【００３２】また、ガス供給管５２ａ、５２ｂは、図示
しない送気管から分岐した分岐管６８ａ、６８ｂを介し
てガスボンベおよびマスフローコントローラからなるガ
ス供給機構（図示せず）に接続されている。この場合、
ガス供給管５２ａ、５２ｂには同一組成の浸炭性ガスが
導入され、該浸炭性ガスは、ガス供給管５２ａ、５２ｂ
にそれぞれ形成されたガス供給口７０ａ、７０ｂから同
一圧力で加熱室３０内に供給される。The gas supply pipes 52a and 52b are connected to a gas supply mechanism (not shown) including a gas cylinder and a mass flow controller via branch pipes 68a and 68b branched from an air supply pipe (not shown). in this case,
Carburizing gases having the same composition are introduced into the gas supply pipes 52a and 52b, and the carburizing gas is supplied to the gas supply pipes 52a and 52b.
Are supplied into the heating chamber 30 at the same pressure from the gas supply ports 70a and 70b formed respectively.
【００３３】ガス供給管５２ａ、５２ｂもまたリング状
であり、加熱用コイル５０から囲繞されたワークＷの上
方および下方にそれぞれ配置されている。そして、ガス
供給口７０ａ、７０ｂは、ワークＷの表面に確実にガス
を到達させるために、ワークＷに指向して形成されてい
る。すなわち、図３から諒解されるように、ガス供給口
７０ａ、７０ｂは、ガス供給管５２ａ、５２ｂのワーク
Ｗに面する隅角部に形成されている。The gas supply pipes 52a and 52b are also ring-shaped, and are respectively disposed above and below the work W surrounded by the heating coil 50. The gas supply ports 70a and 70b are formed to face the work W in order to ensure that the gas reaches the surface of the work W. That is, as will be understood from FIG. 3, the gas supply ports 70a and 70b are formed at corners of the gas supply pipes 52a and 52b facing the workpiece W.
【００３４】前記シャフト４８の下端は、可動盤７２お
よび該可動盤７２の下方に固定された凹字状のモータ用
保持部材７４にそれぞれ形成された貫通孔を貫通して回
転用モータ７６に軸支されている（図１参照）。すなわ
ち、この回転用モータ７６を付勢することにより、シャ
フト４８を回転動作させることができる。なお、シャフ
トカバー４７の下端は可動盤７２により支持されてお
り、また、該可動盤７２は、チャンバ２２とバー用保持
部材７７とを連結する複数本のバー７８に貫通されてい
る。The lower end of the shaft 48 passes through through holes formed in the movable platen 72 and a concave motor holding member 74 fixed below the movable platen 72, and is connected to the rotating motor 76. Supported (see FIG. 1). That is, by energizing the rotation motor 76, the shaft 48 can be rotated. The lower end of the shaft cover 47 is supported by a movable plate 72, and the movable plate 72 is penetrated by a plurality of bars 78 connecting the chamber 22 and the bar holding member 77.
【００３５】この可動盤７２は、昇降動作させることが
可能である。具体的には、バー７８の中の１本はボール
ねじ７９からなり、該ボールねじ７９の先端は回転動作
が可能なようにチャンバ２２に軸支されている。そし
て、ボールねじ７９の下端は、バー用保持部材７７に埋
入された昇降用モータ８０に軸支されており、該昇降用
モータ８０が付勢されることに伴ってボールねじ７９が
回転動作する。勿論、可動盤７２において、ボールねじ
７９が貫通された貫通孔にはめねじが形成されており、
したがって、該可動盤７２は、ボールねじ７９が右ねじ
であれば、該ボールねじ７９が図１に示した矢印の方向
に回転動作する際にはバー７８（ボールねじ７９を含
む）に案内されて下降し、逆方向に回転動作する際には
上昇する。The movable platen 72 can be moved up and down. Specifically, one of the bars 78 is formed of a ball screw 79, and the tip of the ball screw 79 is pivotally supported by the chamber 22 so as to be capable of rotating. The lower end of the ball screw 79 is pivotally supported by an elevating motor 80 embedded in the bar holding member 77, and the ball screw 79 is rotated by the urging of the elevating motor 80. I do. Of course, in the movable platen 72, a female screw is formed in a through hole through which the ball screw 79 is passed,
Accordingly, if the ball screw 79 is a right-hand screw, the movable platen 72 is guided by the bar 78 (including the ball screw 79) when the ball screw 79 rotates in the direction of the arrow shown in FIG. And descend when rotating in the opposite direction.
【００３６】可動盤７２がこのように昇降動作すること
に伴い、シャフト４８も昇降動作する。また、シャフト
カバー４７の下端は可動盤７２により支持されているの
で、該シャフトカバー４７も可動盤７２とともに昇降動
作する。したがって、シャフトカバー４７によってシャ
フト４８の昇降動作が阻止されることはない。As the movable platen 72 moves up and down in this manner, the shaft 48 also moves up and down. Further, since the lower end of the shaft cover 47 is supported by the movable plate 72, the shaft cover 47 also moves up and down together with the movable plate 72. Therefore, the shaft cover 47 does not prevent the shaft 48 from moving up and down.
【００３７】シャフト４８の上死点は、該シャフト４８
の先端部が加熱室３０の上端から露出するように設定す
ることが望ましい。シャフト４８の先端にワークＷを保
持することが容易となるからである。The top dead center of the shaft 48 is
Is desirably set so that the tip of the heating chamber 30 is exposed from the upper end of the heating chamber 30. This is because the work W can be easily held at the tip of the shaft 48.
【００３８】ワークＷを焼き入れする際には、シャフト
４８を下降させ、ワークＷを冷却室３２の内部に配置す
る。この際には、図４および図４の円内の拡大図である
図５に示すように、ワークＷは、冷却室３２の内部に設
置されたリング状の冷却油噴出管８２に囲繞され、かつ
シャッタ４４が閉じられる。図５に示されるように、噴
出口８４は冷却油噴出管８２の内環状壁８２ａの表面に
形成されており、したがって、冷却油がワークＷの表面
に指向して噴出され、その結果、ワークＷに焼き入れが
施される。When quenching the work W, the shaft 48 is lowered and the work W is placed inside the cooling chamber 32. In this case, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 which is an enlarged view in the circle of FIG. 4, the work W is surrounded by a ring-shaped cooling oil ejection pipe 82 installed inside the cooling chamber 32, And the shutter 44 is closed. As shown in FIG. 5, the ejection port 84 is formed on the surface of the inner annular wall 82 a of the cooling oil ejection pipe 82, and therefore, the cooling oil is ejected toward the surface of the work W, and as a result, the work W is quenched.
【００３９】ワークＷの焼き入れに要する冷却油は、冷
却油循環供給機構１８によって循環供給される。すなわ
ち、図１、図２および図４に示されるように、冷却油循
環供給機構１８は、収集管８６ａ、８６ｂを介して冷却
室３２に接続された回収槽８８と、該回収槽８８の内部
を減圧するための真空ポンプ９０と、冷却槽９２と、回
収槽８８から冷却槽９２を介して冷却室３２に冷却油を
供給する揚液ポンプ９４とを備え、噴出口８４から冷却
室３２内に噴出された油は冷却槽９２内で冷却された
後、揚液ポンプ９４によって再び冷却室３２内に噴出さ
れる。The cooling oil required for quenching the work W is circulated and supplied by the cooling oil circulating supply mechanism 18. That is, as shown in FIGS. 1, 2 and 4, the cooling oil circulation supply mechanism 18 includes a collection tank 88 connected to the cooling chamber 32 via collection pipes 86 a and 86 b, and the inside of the collection tank 88. Pump 90, a cooling tank 92, and a pump 94 for supplying cooling oil from the collecting tank 88 to the cooling chamber 32 via the cooling tank 92. After being cooled in the cooling tank 92, the oil ejected to the cooling chamber 92 is ejected again into the cooling chamber 32 by the liquid pump 94.
【００４０】より具体的には、回収槽８８の内部は、バ
ルブ３４ｃが介装されたダクト３６ｃを介して該回収槽
８８に接続された真空ポンプ９０により減圧されてお
り、このため、冷却室３２の底部に流下した冷却油は収
集管８６ａ、８６ｂを介して回収槽８８内に吸引収集さ
れる。収集された油は、揚液ポンプ９４により冷却槽９
２を介して冷却油噴出管８２に揚液され、噴出口８４か
ら再び噴出される。More specifically, the pressure inside the recovery tank 88 is reduced by a vacuum pump 90 connected to the recovery tank 88 through a duct 36c provided with a valve 34c. The cooling oil that has flowed down to the bottom of 32 is collected by suction into collection tank 88 via collection pipes 86a and 86b. The collected oil is supplied to the cooling tank 9 by the pump 94.
The liquid is pumped to the cooling oil ejection pipe 82 through the nozzle 2 and is ejected again from the ejection port 84.
【００４１】ここで、バルブ３４ｄ、揚液ポンプ９４お
よびバルブ３４ｅが介装された送液管９６は、冷却槽９
２の内部では螺旋状に旋回している（図１および図４参
照）。そして、該冷却槽９２には図示しない冷却水用入
口・出口が設けられており、該冷却槽９２の内部には冷
却水が流通される。すなわち、該冷却槽９２の内部にお
いては、送液管９６が冷却水に囲繞され、ワークＷに接
触して高温となった冷却油が冷却される。冷却された冷
却油は、再び冷却室３２に供給される。Here, the liquid supply pipe 96 in which the valve 34d, the liquid pump 94 and the valve 34e are interposed, is connected to the cooling tank 9
2 spirally turns inside (see FIGS. 1 and 4). The cooling tank 92 is provided with a cooling water inlet / outlet (not shown), and the cooling water flows inside the cooling tank 92. That is, inside the cooling tank 92, the liquid sending pipe 96 is surrounded by the cooling water, and the cooling oil which has come into contact with the work W and has become high temperature is cooled. The cooled cooling oil is supplied to the cooling chamber 32 again.
【００４２】次に、上記のように構成された浸炭材料製
造装置１０を使用して浸炭材料を製造する方法について
説明する。Next, a method of manufacturing a carburized material using the carburized material manufacturing apparatus 10 configured as described above will be described.
【００４３】本実施の形態に係る浸炭材料の製造方法の
フローチャートを図６に示す。図６に示されるように、
この製造方法は、ワークＷを加熱昇温する昇温工程Ｓ１
と、加熱昇温されたワークＷに対して浸炭性ガスを供給
し、この浸炭性ガスを熱分解させてワークＷの表面に炭
素を析出させる析出工程Ｓ２と、析出した炭素をワーク
Ｗの表面から内部へと拡散浸透させる拡散浸透処理工程
Ｓ３と、拡散浸透処理が施されたワークを焼き入れする
焼き入れ工程Ｓ４とを備える。また、昇温工程Ｓ１の前
に、チャンバ２２内のガスを排気する排気工程ＳＶが行
われる。昇温工程Ｓ１を行う際、雰囲気に酸化性ガスが
存在しないので、耐酸化性が低い材料からなるワークＷ
を使用した場合であっても該ワークＷが酸化することを
回避することができる。FIG. 6 shows a flowchart of the method for producing a carburized material according to the present embodiment. As shown in FIG.
This manufacturing method includes a heating step S1 for heating and heating the work W.
A carburizing gas is supplied to the heated and heated workpiece W, and the carburizing gas is thermally decomposed to deposit carbon on the surface of the workpiece W; And a quenching step S4 for quenching the workpiece subjected to the diffusion and penetration processing. Before the temperature raising step S1, an exhaust step SV for exhausting the gas in the chamber 22 is performed. Since the oxidizing gas does not exist in the atmosphere when performing the temperature raising step S1, the workpiece W made of a material having low oxidation resistance is used.
Oxidation of the work W can be avoided even when using the.
【００４４】まず、軟鋼や低合金鋼等からなるワークＷ
に形成された貫通孔６２に、アダプタ６０の円柱部６６
の先端部６６ｂを嵌合する。そして、該円柱部６６の尖
鋭な下端部６６ａをシャフト４８に形成された凹部４８
ａに嵌合する。勿論、アダプタ６０の円柱部６６の下端
部６６ａを凹部４８ａに嵌合した後、該円柱部６６の先
端部６６ｂにワークＷの貫通孔６２を嵌合するようにし
てもよい。そして、昇降用モータ８０を付勢することに
よりバー７８の中の１本であるボールねじ７９を回転動
作させ、ワークＷが加熱用コイル５０に囲繞される位置
まで可動盤７２を下降させる（図１参照）。First, a work W made of mild steel, low alloy steel, etc.
The cylindrical part 66 of the adapter 60 is
Is fitted with the tip 66b. Then, the sharp lower end portion 66a of the cylindrical portion 66 is connected to the concave portion 48 formed in the shaft 48.
a. Of course, after fitting the lower end 66a of the cylindrical portion 66 of the adapter 60 to the concave portion 48a, the through hole 62 of the work W may be fitted to the distal end 66b of the cylindrical portion 66. Then, by energizing the elevating motor 80, the ball screw 79, one of the bars 78, is rotated to lower the movable platen 72 to a position where the workpiece W is surrounded by the heating coil 50 (FIG. 1).
【００４５】そして、加熱室３０の上端を閉塞部材４６
で閉塞し、排気工程ＳＶを行う。すなわち、真空ポンプ
２８とメカニカルブースタ２６を付勢するとともにバル
ブ３４ａ、３４ｂを開け、チャンバ２２内のガスを排気
する。この際、チャンバ２２内は、メカニカルブースタ
２６により急速に排気され、さらに、真空ポンプ２８に
より真空度が高められる。この場合、ワークＷが酸化し
ない程度に酸化性ガスが排出されればよく、具体的に
は、チャンバ２２内の圧力を１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒ程
度とすれば充分である。Then, the upper end of the heating chamber 30 is closed by the closing member 46.
And the exhaust process SV is performed. That is, the gas in the chamber 22 is exhausted by energizing the vacuum pump 28 and the mechanical booster 26 and opening the valves 34a and 34b. At this time, the inside of the chamber 22 is rapidly evacuated by the mechanical booster 26, and the degree of vacuum is increased by the vacuum pump 28. In this case, it is sufficient that the oxidizing gas is exhausted to such an extent that the work W is not oxidized. Specifically, it is sufficient to set the pressure in the chamber 22 to about 10 -3 to 10 -1 Torr.
【００４６】次いで、昇温工程Ｓ１において、加熱用コ
イル５０に通電することによりワークＷを加熱昇温す
る。具体的には、高周波数の交流電流を高周波電源（図
示せず）から変成器５４に供給する。この交流電流は、
変成器５４により適切な電流値および電圧値に変換され
た後、リード部５６および同軸電極５８を介して加熱用
コイル５０に至る。これにより、該加熱用コイル５０の
周囲に磁場が発生する。Next, in the heating step S1, the work W is heated and heated by energizing the heating coil 50. Specifically, a high-frequency AC current is supplied to the transformer 54 from a high-frequency power supply (not shown). This alternating current is
After being converted into appropriate current and voltage values by the transformer 54, the current reaches the heating coil 50 via the lead portion 56 and the coaxial electrode 58. Thereby, a magnetic field is generated around the heating coil 50.
【００４７】ここで、加熱用コイル５０に通電された交
流電流は高周波数であるので、前記磁場の方向は高速度
で変化する。磁場の方向がこのように変化することに伴
い、導体であるワークＷの内部に誘導電流が誘起され、
その結果、該ワークＷの温度が上昇する。ワークＷは、
浸炭性ガスを熱分解させて炭素を析出させることが可能
であり、かつ、析出した炭素とワークＷとが固溶体を形
成することが可能な温度、例えば、１０００℃まで加熱
昇温される。Since the alternating current applied to the heating coil 50 has a high frequency, the direction of the magnetic field changes at a high speed. As the direction of the magnetic field changes in this way, an induced current is induced inside the work W which is a conductor,
As a result, the temperature of the work W increases. Work W is
The carburizing gas is thermally decomposed to deposit carbon, and the temperature is raised to a temperature at which the deposited carbon and the work W can form a solid solution, for example, 1000 ° C.
【００４８】次いで、回転用モータ７６を付勢すること
によりシャフト４８を回転動作させる。この状態で、析
出工程Ｓ２を行う。すなわち、ガス供給管５２ａ、５２
ｂを介して、ガス供給機構（図示せず）から加熱室３０
に浸炭性ガスを供給する。浸炭性ガスとしては、熱分解
により炭素を生成するものであれば特に限定はされない
が、プロパン、ブタン、アセチレン等の炭化水素化合物
ガスやＣＯガス等の炭素化合物ガスを例示することがで
きる。また、このような炭素化合物ガスにＡｒやＮ2 等
の不活性ガスまたはＨ2 等の還元性ガスが混合された混
合ガスであってもよく、前記不活性ガスおよび前記還元
性ガスがともに混合された混合ガスであってもよい。Next, the shaft 48 is rotated by energizing the rotation motor 76. In this state, the deposition step S2 is performed. That is, the gas supply pipes 52a, 52
b from the gas supply mechanism (not shown) to the heating chamber 30
Supply carburizing gas to The carburizing gas is not particularly limited as long as it generates carbon by thermal decomposition, and examples thereof include hydrocarbon compound gases such as propane, butane, and acetylene, and carbon compound gases such as CO gas. Further, a mixed gas in which an inert gas such as Ar or N 2 or a reducing gas such as H 2 is mixed with such a carbon compound gas may be used, and the inert gas and the reducing gas are mixed together. A mixed gas may be used.
【００４９】上記したように、ガス供給管５２ａ、５２
ｂはリング状である。また、該ガス供給管５２ａ、５２
ｂの隅角部に形成されたガス供給口７０ａ、７０ｂは、
ワークＷの表面に指向している（図３参照）。したがっ
て、回転しているワークＷの表面に、浸炭性ガスを効率
よく到達させることができる。ワークＷの表面に到達し
た浸炭性ガスは、該ワークＷが高温であるため、熱分解
を起こす。この熱分解により炭素が生成して、該炭素は
ワークＷの表面に析出する。この炭素とワークＷとは互
いに固溶し、その結果、オーステナイトが生成する。As described above, the gas supply pipes 52a, 52
b is ring-shaped. Further, the gas supply pipes 52a, 52
The gas supply ports 70a, 70b formed at the corners of b
It is directed to the surface of the work W (see FIG. 3). Therefore, the carburizing gas can efficiently reach the surface of the rotating work W. The carburizing gas that has reached the surface of the work W is thermally decomposed because the work W is at a high temperature. Carbon is generated by this thermal decomposition, and the carbon is deposited on the surface of the work W. The carbon and the work W form a solid solution with each other, and as a result, austenite is generated.
【００５０】このように、本実施の形態においては、ワ
ークＷの加熱昇温を誘導加熱により行っているので、ワ
ークＷ以外が高温になることがない。したがって、ワー
クＷの表面以外、例えば、加熱用コイル５０の表面やダ
クト３６ａに炭素が析出することがない。このため、加
熱用コイル５０の加熱効率が低下することや、ダクト３
６ａが閉塞してしまう等の不都合が回避される。As described above, in the present embodiment, the temperature of the work W is raised by induction heating, so that the temperature of the parts other than the work W does not become high. Therefore, carbon does not deposit on the surface of the heating coil 50 or the duct 36a other than the surface of the work W. For this reason, the heating efficiency of the heating coil 50 decreases,
Inconveniences such as blockage of 6a are avoided.
【００５１】しかも、この場合、浸炭性ガスは効率よく
ワークＷの表面に到達するので、浸炭性ガス中の炭素化
合物ガスはほとんど全てが熱分解を起こす。換言すれ
ば、煤の発生を回避することができるとともに収率よく
炭素を得ることができる。Further, in this case, since the carburizing gas efficiently reaches the surface of the work W, almost all of the carbon compound gas in the carburizing gas undergoes thermal decomposition. In other words, generation of soot can be avoided and carbon can be obtained with a high yield.
【００５２】浸炭性ガスを導入してワークＷの表面に炭
素を析出させる際のチャンバ２２内の圧力は、１Ｔｏｒ
ｒ未満に設定する。１Ｔｏｒｒを超えると煤が発生する
ようになる。また、熱分解することなく排出される浸炭
性ガスの量が多くなるので、炭素の収率が低下する。す
なわち、浸炭材料の製造コストが高騰する。The pressure in the chamber 22 when introducing a carburizing gas to deposit carbon on the surface of the work W is 1 Torr.
Set to less than r. When the pressure exceeds 1 Torr, soot is generated. In addition, the amount of carburizing gas discharged without thermal decomposition increases, so that the carbon yield decreases. That is, the production cost of the carburizing material increases.
【００５３】所定時間が経過した後には、浸炭性ガスの
供給を停止する。また、回転用モータ７６を停止して、
シャフト４８およびワークＷの回転も停止する。一方、
加熱用コイル５０への通電は続行してワークＷの温度を
保持し、拡散浸透処理工程Ｓ３を行う。After a predetermined time has elapsed, the supply of the carburizing gas is stopped. Also, the rotation motor 76 is stopped,
The rotation of the shaft 48 and the work W also stops. on the other hand,
The energization of the heating coil 50 is continued to maintain the temperature of the work W, and the diffusion and infiltration process step S3 is performed.
【００５４】すなわち、拡散浸透処理工程Ｓ３において
は、ワークＷは、析出工程Ｓ２時の温度に保持された状
態で放置される。この際、析出してワークＷに固溶され
た炭素は、ワークＷの表面から内部へと拡散浸透する。
この拡散浸透処理により、表面から内部に指向して炭素
濃度が低下する浸炭材料が得られる。That is, in the diffusion / penetration processing step S3, the work W is left while being kept at the temperature at the time of the precipitation step S2. At this time, the carbon precipitated and solid-dissolved in the work W diffuses and penetrates from the surface of the work W to the inside.
By this diffusion infiltration treatment, a carburized material whose carbon concentration decreases from the surface toward the inside can be obtained.
【００５５】この拡散浸透処理工程Ｓ３は、排気機構１
４によるチャンバ２２内の排気を続行しながら行うこと
が好ましい。酸化性ガスが滞留することがないので、ワ
ークＷの酸化が回避されるからである。この拡散浸透処
理工程Ｓ３におけるチャンバ２２内の圧力も、１０-3〜
１０-1Ｔｏｒｒ程度で充分である。This diffusion / penetration processing step S3 is performed in the exhaust mechanism 1
It is preferable to continue the evacuation of the chamber 22 by 4. This is because the oxidation of the work W is avoided because the oxidizing gas does not stay. The pressure in the chamber 22 in the diffusion / penetration processing step S3 is also 10 −3 to
About 10 -1 Torr is sufficient.
【００５６】次いで、焼き入れ工程Ｓ４を行う。まず、
加熱用コイル５０への通電を停止する。そして、昇降用
モータ８０を付勢することによりボールねじ７９を回転
動作させ、ワークＷが冷却油噴出管８２に囲繞される位
置まで可動盤７２を下降させる（図４参照）。可動盤７
２の下降が終了した後には、ゲートバルブ４２のシャッ
タ４４を閉止し、加熱室３０と冷却室３２とを互いに遮
断する。そして、回転用モータ７６を付勢して、シャフ
ト４８およびワークＷを再び回転動作させる。Next, a quenching step S4 is performed. First,
Power supply to the heating coil 50 is stopped. Then, the ball screw 79 is rotated by urging the elevating motor 80 to lower the movable platen 72 to a position where the work W is surrounded by the cooling oil ejection pipe 82 (see FIG. 4). Movable board 7
After the descent of 2, the shutter 44 of the gate valve 42 is closed, and the heating chamber 30 and the cooling chamber 32 are shut off from each other. Then, the rotation motor 76 is urged to rotate the shaft 48 and the work W again.
【００５７】この状態で、冷却油循環供給機構１８を付
勢する。すなわち、真空ポンプ９０および揚液ポンプ９
４を付勢するとともにバルブ３４ｃ〜３４ｅを開ける。
これにより、回収槽８８内に貯留された冷却油が送液管
９６内を流通し、冷却槽９２内で冷却水により冷却され
た後、冷却油噴出管８２の内環状壁８２ａに形成された
噴出口８４から噴出される。この際、加熱室３０と冷却
室３２とはゲートバルブ４２（シャッタ４４）により遮
断されているので、加熱室３０内に冷却油が噴出される
ことはない。In this state, the cooling oil circulation supply mechanism 18 is energized. That is, the vacuum pump 90 and the liquid pump 9
4 and the valves 34c to 34e are opened.
Thereby, the cooling oil stored in the recovery tank 88 flows through the liquid feeding pipe 96 and is cooled by the cooling water in the cooling tank 92, and then formed on the inner annular wall 82 a of the cooling oil ejection pipe 82. It is ejected from the ejection port 84. At this time, since the heating chamber 30 and the cooling chamber 32 are shut off by the gate valve 42 (shutter 44), no cooling oil is jetted into the heating chamber 30.
【００５８】噴出口８４から噴出された冷却油は、ワー
クＷに接触する。この際、冷却油はワークＷと熱交換を
行う。高温となった該冷却油は、収集管８６ａ、８６ｂ
を介して回収槽８８に吸引収集されるが、上記したよう
に冷却槽９２内で冷却水により冷却され、冷却室３２内
に再び供給される。The cooling oil jetted from the jet port 84 comes into contact with the work W. At this time, the cooling oil exchanges heat with the work W. The high-temperature cooling oil is collected by the collecting pipes 86a and 86b.
Is collected by suction in the collection tank 88 via the cooling tank 92, but is cooled by the cooling water in the cooling tank 92 as described above, and is supplied again into the cooling chamber 32.
【００５９】このような冷却油が接触することにより、
ワークＷが急冷されて焼き入れが施され、該ワークＷの
表面にマルテンサイトが生成する。その結果、表面が著
しく高硬度な浸炭材料が得られるに至る。By contacting such cooling oil,
The work W is rapidly cooled and quenched, and martensite is generated on the surface of the work W. As a result, a carburized material having a remarkably high surface hardness is obtained.
【００６０】このように、本実施の形態に係る浸炭材料
製造装置１０によれば、炭素の析出およびワークＷの焼
き入れ（急冷）を連続的に行うことができるので、浸炭
材料を効率よく製造することができる。As described above, according to the carburizing material producing apparatus 10 of the present embodiment, the precipitation of carbon and the quenching (rapid cooling) of the work W can be continuously performed, so that the carburizing material is produced efficiently. can do.
【００６１】また、析出工程Ｓ２を行う際におけるチャ
ンバ２２内の圧力を適切に設定することにより、炭素を
収率よく析出させることができる。しかも、煤の発生が
著しく抑制される。Further, by appropriately setting the pressure in the chamber 22 during the deposition step S2, carbon can be deposited with a high yield. In addition, the generation of soot is significantly suppressed.
【００６２】なお、上記した実施の形態においては、チ
ャンバ２２内にガスを供給することなく昇温工程Ｓ１お
よび拡散浸透処理工程Ｓ３を行ったが、上記した不活性
ガスや還元性ガスを導入するようにしてもよい。この場
合、不活性ガスや還元性ガスを導入した際のチャンバ２
２内の圧力が１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒとなるようにガス
の導入量を調整すればよい。In the above-described embodiment, the temperature raising step S1 and the diffusion / penetration processing step S3 are performed without supplying gas into the chamber 22, but the above-described inert gas or reducing gas is introduced. You may do so. In this case, the chamber 2 when the inert gas or the reducing gas is introduced
The gas introduction amount may be adjusted so that the pressure in 2 becomes 10 -3 to 10 -1 Torr.
【００６３】また、この実施の形態では、排気工程ＳＶ
を昇温工程Ｓ１の前に行ったが、耐酸化性が高い材料か
らなるワークＷを使用する場合には、排気工程ＳＶを昇
温工程Ｓ１の後に行うようにしてもよい。In this embodiment, the exhaust process SV
Was performed before the temperature raising step S1, but when a work W made of a material having high oxidation resistance is used, the exhaust step SV may be performed after the temperature raising step S1.
【００６４】また、焼き入れの際に使用する冷媒として
は、Ｎ2 等の不活性ガスであってもよい。The refrigerant used for quenching may be an inert gas such as N 2 .
【００６５】[0065]
【実施例】Ｓ３５Ｃ（ＪＩＳ規格）からなる外径５０ｍ
ｍ、内径１０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状のワークＷ
を、アダプタ６０を介して浸炭材料製造装置１０のシャ
フト４８に保持した。そして、シャフト４８を下降させ
ることによりワークＷを加熱用コイル５０の内部に配置
して加熱室３０の上端を閉塞部材４６で閉塞した後、排
気機構１４によりチャンバ２２内を排気し、圧力を２×
１０-2Ｔｏｒｒにした。さらに、加熱用コイル５０に周
波数１０ｋＨｚの交流電流を通電し、ワークＷを１００
０℃まで加熱昇温した。[Example] 50m outside diameter made of S35C (JIS standard)
m, inner diameter 10 mm, thickness 10 mm, disk-shaped work W
Was held on the shaft 48 of the carburized material producing apparatus 10 via the adapter 60. Then, by lowering the shaft 48, the work W is disposed inside the heating coil 50, and the upper end of the heating chamber 30 is closed by the closing member 46. Then, the inside of the chamber 22 is exhausted by the exhaust mechanism 14, and the pressure is reduced to 2 ×
10 -2 Torr. Further, an alternating current having a frequency of 10 kHz is applied to the heating coil 50 so that the work W
The temperature was raised to 0 ° C.
【００６６】次に、シャフト４８を回転動作させること
によりワークＷを回転させ、この状態でアセチレンを８
×１０-1Ｔｏｒｒの圧力で２分間供給した。アセチレン
が供給されている際、チャンバ２２内の圧力は７×１０
-1Ｔｏｒｒであった。Next, the work W is rotated by rotating the shaft 48, and acetylene
It was supplied at a pressure of × 10 -1 Torr for 2 minutes. When acetylene is supplied, the pressure in the chamber 22 is 7 × 10
-1 Torr.
【００６７】次に、アセチレンの供給およびシャフト４
８の回転動作を停止させて、拡散浸透処理を行った。す
なわち、ワークＷの温度を１０００℃に保持した状態で
２分間放置した。この際のチャンバ２２内の圧力は、２
×１０-1Ｔｏｒｒとした。Next, supply of acetylene and shaft 4
The rotation operation of No. 8 was stopped, and the diffusion / penetration treatment was performed. That is, the workpiece W was left for 2 minutes while maintaining the temperature at 1000 ° C. At this time, the pressure in the chamber 22 is 2
× 10 -1 Torr.
【００６８】次に、シャフト４８をさらに下降させ、ワ
ークＷを冷却油噴出管８２の内部に配置した。そして、
ゲートバルブ４２のシャッタ４４を閉止し、加熱室３０
と冷却室３２とを互いに遮断した。さらに、シャフト４
８を再び回転動作させるとともに冷却油循環供給機構１
８を付勢し、回転しているワークＷに対して冷却油を１
分間噴射して該ワークＷを急冷することにより該ワーク
Ｗに焼き入れを施した。Next, the shaft 48 was further lowered, and the work W was placed inside the cooling oil ejection pipe 82. And
The shutter 44 of the gate valve 42 is closed, and the heating chamber 30 is closed.
And the cooling chamber 32 were shut off from each other. In addition, shaft 4
8 is again rotated and the cooling oil circulating supply mechanism 1 is rotated.
8 to cool the rotating work W with 1 cooling oil.
The workpiece W was quenched by jetting for a minute to rapidly cool the workpiece W.
【００６９】そして、バルブ３４ｃを閉止し、冷却室３
２内の油を回収槽８８に吸引収集した後、ゲートバルブ
４２のシャッタ４４を開放し、ガス供給管５２ａ、５２
ｂから不活性ガスをチャンバ２２内に導入して該チャン
バ２２内を大気圧よりもやや高くして閉塞部材４６を取
り外した。さらに、シャフト４８を上昇動作させて、ワ
ークＷ（浸炭材料）を浸炭材料製造装置１０から取り出
した。なお、チャンバ２２内には煤の発生は認められな
かった。Then, the valve 34c is closed, and the cooling chamber 3 is closed.
After the oil in 2 is collected by suction in the recovery tank 88, the shutter 44 of the gate valve 42 is opened, and the gas supply pipes 52a, 52
b, an inert gas was introduced into the chamber 22 to make the inside of the chamber 22 slightly higher than the atmospheric pressure, and the closing member 46 was removed. Further, the shaft W was moved upward to take out the workpiece W (carburized material) from the carburized material producing apparatus 10. Note that no soot was generated in the chamber 22.
【００７０】このようにして製造された浸炭材料におけ
る炭素濃度の深さ方向プロファイルを図７に示す。図７
から、浸炭材料の表面から内部に指向して炭素が拡散浸
透していることが明らかである。また、該浸炭材料の表
面を観察した結果、該表面にはマルテンサイトが生成し
ていることが確認された。FIG. 7 shows the depth profile of the carbon concentration in the carburized material thus manufactured. FIG.
From the above, it is clear that carbon diffuses and penetrates from the surface of the carburized material to the inside. Further, as a result of observing the surface of the carburized material, it was confirmed that martensite was formed on the surface.
【００７１】さらに、図７と、この浸炭材料におけるビ
ッカース硬度の深さ方向プロファイルを示す図８から、
該浸炭材料の硬度は、炭素濃度の増減に対応して増減し
ていることが分かる。すなわち、従来技術に係る製造方
法および製造装置と同様に、表面の硬度が最も高く、内
部になるにしたがって炭素濃度および硬度が低下する浸
炭材料が得られたことが諒解される。Further, from FIG. 7 and FIG. 8 showing the Vickers hardness depth profile of this carburized material,
It can be seen that the hardness of the carburized material increases and decreases in accordance with the increase and decrease of the carbon concentration. That is, similarly to the manufacturing method and the manufacturing apparatus according to the related art, it is understood that a carburized material having the highest surface hardness and having a reduced carbon concentration and hardness as it goes inside is obtained.
【００７２】[0072]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る浸炭
材料の製造方法によれば、供給された浸炭性ガス中の炭
素化合物ガスを効率よく熱分解させるので、ワーク表面
に析出する炭素の収率が高い。このため、原材料コスト
を低減することができる。また、煤が発生しないので、
浸炭材料製造装置のメンテナンスを行う必要がない。こ
のため、該浸炭材料製造装置の稼働率が向上するので、
浸炭材料を効率よく製造することができるという効果が
達成される。さらに、ワークが酸化することが回避され
る。As described above, according to the method for producing a carburized material according to the present invention, the carbon compound gas in the supplied carburizing gas is efficiently thermally decomposed, so that the carbon deposited on the surface of the workpiece can be reduced. High yield. For this reason, raw material costs can be reduced. Also, since no soot is generated,
There is no need to perform maintenance on the carburizing material production equipment. For this reason, since the operation rate of the carburizing material manufacturing apparatus is improved,
The effect of efficiently producing a carburized material is achieved. Further, the work is prevented from being oxidized.
【００７３】また、本発明に係る浸炭材料製造装置によ
れば、ワーク表面への炭素の析出、該炭素の拡散浸透処
理および浸炭材料に対する焼き入れを、ワークを一度も
取り出すことなく連続的に行うことができる。したがっ
て、浸炭材料を効率よく製造することができるという効
果が達成される。Further, according to the carburizing material manufacturing apparatus of the present invention, the precipitation of carbon on the surface of the work, the diffusion and infiltration treatment of the carbon, and the quenching of the carburized material are performed continuously without taking out the work. be able to. Therefore, the effect of efficiently producing the carburized material is achieved.
【図１】本実施の形態に係る浸炭材料製造装置の要部縦
断面全体構成説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of the entire longitudinal section of a main part of a carburizing material manufacturing apparatus according to the present embodiment.
【図２】図１の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.
【図３】図１における円内の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part in a circle in FIG. 1;
【図４】シャフトが下降して冷却油噴出管に囲繞された
状態を示す要部縦断面動作説明図である。FIG. 4 is an explanatory longitudinal sectional operation view of a main part showing a state where a shaft is lowered and surrounded by a cooling oil ejection pipe.
【図５】図４における円内の要部拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a main part in a circle in FIG. 4;
【図６】本実施の形態に係る浸炭材料の製造方法のフロ
ーチャートである。FIG. 6 is a flowchart of a method for producing a carburized material according to the present embodiment.
【図７】製造された浸炭材料における炭素濃度の深さ方
向プロファイルを示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a depth profile of carbon concentration in a manufactured carburized material.
【図８】製造された浸炭材料におけるビッカース硬度の
深さ方向プロファイルを示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a depth direction profile of Vickers hardness in a manufactured carburized material.
１０…浸炭材料製造装置 １４…排気機構 １８…冷却油循環供給機構 ２２…チャンバ ２４…高周波誘導加熱機構 ２６…メカニカル
ブースタ ２８、９０…真空ポンプ ３０…加熱室 ３２…冷却室 ４２…ゲートバル
ブ ４４…シャッタ ４６…閉塞部材 ４８…シャフト ５０…加熱用コイ
ル ５２ａ、５２ｂ…ガス供給管 ６０…アダプタ ７０ａ、７０ｂ…ガス供給口 ７２…可動盤 ７６…回転用モータ ７８…バー ７９…ボールねじ ８０…昇降用モー
タ ８２…冷却油噴出管 ８４…噴出口 ８６ａ、８６ｂ…収集管 ８８…回収槽 ９２…冷却槽 ９４…揚液ポンプ Ｗ…ワークDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Carburizing material manufacturing apparatus 14 ... Exhaust mechanism 18 ... Cooling oil circulation supply mechanism 22 ... Chamber 24 ... High frequency induction heating mechanism 26 ... Mechanical booster 28, 90 ... Vacuum pump 30 ... Heating chamber 32 ... Cooling chamber 42 ... Gate valve 44 ... Shutter 46 Blocking member 48 Shaft 50 Heating coil 52a, 52b Gas supply pipe 60 Adapter 70a, 70b Gas supply port 72 Moving plate 76 Rotating motor 78 Bar 79 Ball screw 80 Lifting Motor 82 ... Cooling oil ejection pipe 84 ... Squirt port 86a, 86b ... Collection pipe 88 ... Recovery tank 92 ... Cooling tank 94 ... Liquid pump W ... Work
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 露崎 博幸 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 松本 勲 神奈川県愛甲郡愛川町中津4052−１ 電気 興業株式会社厚木工場内 (72)発明者 久保 啓一 神奈川県愛甲郡愛川町中津4052−１ 電気 興業株式会社厚木工場内 (72)発明者 曽根 寛 神奈川県愛甲郡愛川町中津4052−１ 電気 興業株式会社厚木工場内 Ｆターム(参考） 4K028 AA01 AC03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Tsukazaki 1-10-1 Shinsayama, Sayama City, Saitama Prefecture Honda Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Isao Matsumoto 4052-1 Nakatsu, Aikawa-cho, Aiko-gun, Kanagawa Denki Kogyo Inside the Atsugi Plant Co., Ltd. (72) Inventor Keiichi Kubo 4052-1 Nakatsu, Aikawa-cho, Aiko-gun, Kanagawa Electricity Co., Ltd. Inside the Atsugi Plant Co., Ltd. F-term in Atsugi factory (reference) 4K028 AA01 AC03
Claims (9)
浸炭性ガスを熱分解させて前記ワークの表面に炭素を析
出させる析出工程と、 析出した炭素を前記ワークの表面から内部へと拡散浸透
させる拡散浸透処理工程と、 拡散浸透処理が施された前記ワークを焼き入れする焼き
入れ工程と、 を備え、 前記析出工程を１Ｔｏｒｒ未満で行うことを特徴とする
浸炭材料の製造方法。A heating step of heating the work to raise the temperature; supplying a carburizing gas to the heated work; thermally decomposing the carburizing gas to deposit carbon on the surface of the work. A precipitation step of diffusing the deposited carbon from the surface of the work to the inside thereof, and a quenching step of quenching the work subjected to the diffusion and penetration treatment. Is carried out at less than 1 Torr.
て、 前記拡散浸透処理工程を１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒで行う
ことを特徴とする浸炭材料の製造方法。2. The method for producing a carburized material according to claim 1, wherein the diffusion and infiltration step is performed at 10 -3 to 10 -1 Torr.
法において、 前記昇温工程を１０-3〜１０-1Ｔｏｒｒで行うことを特
徴とする浸炭材料の製造方法。3. The method for producing a carburized material according to claim 1, wherein the heating step is performed at 10 -3 to 10 -1 Torr.
材料の製造方法において、 前記ワークを回転させながら前記析出工程を行うことを
特徴とする浸炭材料の製造方法。4. The method for producing a carburized material according to claim 1, wherein the precipitation step is performed while rotating the work.
材料の製造方法において、 前記ワークを誘導加熱により加熱することを特徴とする
浸炭材料の製造方法。5. The method for producing a carburized material according to claim 1, wherein the workpiece is heated by induction heating.
と、 前記加熱室の内部に設置されたガス供給管と、 前記加熱室内を排気する排気機構と、 前記ワークを冷却する冷却機構と、 前記冷却機構の冷却部が配置された冷却室と、 前記加熱室と前記冷却室とを連通または遮断するための
開閉部と、 前記加熱室または前記冷却室のいずれか一方から他方へ
前記保持部材を移動させる機構と、 を備えることを特徴とする浸炭材料製造装置。6. A holding member for holding a work, a heating mechanism for heating the work, a sealable heating chamber in which a heating unit of the heating mechanism is arranged, and a gas supply installed inside the heating chamber. A pipe, an exhaust mechanism that exhausts the heating chamber, a cooling mechanism that cools the work, a cooling chamber in which a cooling unit of the cooling mechanism is disposed, and a communication chamber that communicates or shuts off the heating chamber and the cooling chamber. And a mechanism for moving the holding member from one of the heating chamber and the cooling chamber to the other.
て、 前記加熱機構が誘導加熱機構であることを特徴とする浸
炭材料製造装置。7. The carburizing material producing apparatus according to claim 6, wherein the heating mechanism is an induction heating mechanism.
において、 前記保持部材が回転可能であることを特徴とする浸炭材
料製造装置。8. The carburizing material producing apparatus according to claim 6, wherein the holding member is rotatable.
て、 前記ガス供給管がリング状をなし、 該ガス供給管のガス供給口が前記ワークの表面に指向し
て形成されていることを特徴とする浸炭材料製造装置。9. The carburizing material manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the gas supply pipe has a ring shape, and a gas supply port of the gas supply pipe is formed to face the surface of the work. And carburizing material production equipment.
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1999
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