JP2005052849A - 連続して銅ろう付けと焼入れする鋼製部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用自動変速機の機械構造用合金鋼等の鋼製部品のクロムを還元下に保ち、かつ脱炭なしに、該部品の所望の結合部を高温銅ろう付けし、この銅ろう付けに連続して銅ろう付け時の残熱を利用して、当該部品をその場で再加熱して焼入れのために昇温できる、自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法が求められる。
【解決手段】上記で課題とされる製造方法において、当該部品の銅ろう付け加熱と、焼入れのための加熱とを、該部品の加熱温度を当該合金鋼のＡｒ１点以下にする中間冷却を介して連なげ、且つこれらの加熱をグラファイトマッフル内に供給された窒素等の中性ガス雰囲気下で行う。この時、ガス雰囲気は還元かつ浸炭性を呈して、部品の銅ろう付けと焼入れのための昇温は、クロムの酸化または脱クロム、また脱炭なしに連続して自由に行われる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、機械構造用合金鋼を材料とする自動車用自動変速機の鋼製部品の所望部分を、高温下で銅ろう付けし、更にこの部品を銅ろう付け後に、焼入れする自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用自動変速機の鋼製部品の接合部分は、それが作動時に受ける負荷に十二分に耐え得るように、高温で銅ろう付けされる。また、これらの部品は機能部品であるので、焼入れされねばならない。
【０００３】
かかる高温銅ろう付けと、その後の部品の焼入れには、種々の方法が考えられてきた。
例えば、特公昭６３−５４９２９号と特開平４−３２７０３１号公報では、この様な高温ろう付けと焼入れのために、部品をバッチ単位で加熱処理する方法が開示されている。これらの方法は、部品をバッチ単位で処理するために、煩瑣な作業を要するだけでなく、果たして、部品をなす構造用合金鋼に含まれるＣｒの酸化または脱クロムを防げるか、また鋼中から脱炭を防げるかの疑問が残る。
【０００４】
銅ろう付けのために高温に曝された機械構造用合金鋼は、その中に析出物が析出して組織が粗になるのを避けるために、この種の鋼に一般的に共通するＡｒ１点温度以下の５５０℃近傍に急冷され、その後は空冷等により放冷される。自動車用自動変速機の鋼製部品は、かようにして銅ろう付け後に急冷、空冷された後に、改めてそれらのＡｃ３点以上の８３０〜８８０℃に再加熱され、組織をオーステナイト化し、焼入れされる。このような焼入れが、上記した既知の方法で保証されうるかの疑問も残る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、自動車用自動変速機の鋼製部品をなす機械構造用合金鋼中のＣｒを還元下に保ち、かつ鋼中からＣまたはＣｒが逸出しにようにして、この鋼製部品の所望の部分を高温銅ろう付けし、銅ろう付け時に部品に蓄えられた残熱を利用して、該部品をそのまま引き続いて再加熱して、その組織をオーステナイト化して焼入れして、自動車用自動変速機の鋼製部品を製造し得ることを、この発明は課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の対象である自動車用自動変速機の鋼製部品の機械構造用合金鋼は、銅ろう付けの加熱温度以下の温度で焼入れ出来ることに、発明者は先ずは着眼した。この着眼に立脚して、上述した課題を以下の通りに解決した。
【０００７】
この発明では、この発明にかかる鋼製部品の銅ろう付けのために、炭素質材料であるグラファイト製のマッフルを用い、このマッフル内の雰囲気を窒素等の中性ガスとした。使用される例えば窒素ガスには、可能な限りの無酸素処理が施されているが、それでもなお微量の酸素が混入しており、この酸素はマッフルの炭素質と反応してＣＯとなる。
即ち、マッフル内の窒素から酸素が完全に外されて、窒素は中性で不活性な雰囲気をつくる。一方、この雰囲気中には、上記したＣＯがＰｃｏ＝１０−３ａｔｍ乃至ｃｏ＝１０−６ａｔｍで存在して、これは還元性，浸炭性である。
従って、銅ろう付け時に、鋼製部品中のＣｒは還元下におかれると共に、この鋼製部品が脱炭することもない。
【０００８】
銅ろう付けに続く焼入れ用加熱マッフルも、この発明では炭素質材料のグラファイトでつくられ、この雰囲気にも、この発明では窒素等の中性ガスが用いられるので、ろう付け後に連続して行われる冷却処理時と焼入れ加熱時にも当該鋼製部品は還元性かつ浸炭性の雰囲気下におかれることになる。
【０００９】
この冷却処理時に、この発明にあっては、部品は当該合金鋼のＡｒ１点温度以下に急冷され、これに続く焼入れ用の加熱時には、Ａｃ３点以上でろう付け温度以下の範囲内の温度に再加熱され、部品の合金鋼組織はオーステナイト化して、焼入れされ得る。
【００１０】
従って、かように一連で続く炉内を通って、本鋼製部品の銅ろう付けと焼入れが、この鋼の組織、組成を損なうことなしに、連続して行って、自動車用自動変速の鋼製部品の製造が、この発明によって可能となった。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面を参照してこの発明の方法を、更に詳述する。 図１では、この発明の方法を実施するのに好適な連続炉が、説明的な平面図で示される。
銅ろう付け炉１の内部の長手方向の中心線に沿って、セラミックファイバーで断熱された断面が矩形な、グラファイト製のマッフルがトンネル状に伸展する。焼入れ加熱炉３も、ろう付け炉１と同様な構造で、その長手方向の中心線に沿って、トンネル状のグラファイト製マッフルが伸展する。それぞれのマッフル内には、中性ガス、例えば窒素ガスが送られて雰囲気をつくる。このマッフル内の雰囲気は、マッフルの外側に設けられた多数のヒーターにて所望の温度に加熱される。
【００１２】
符号２は、ろう付け炉１と焼入れ加熱炉３との間に設けられ、両炉をつなぐ中間冷却室で、この室の内部の長手方向の中心線に沿って、ろう付け炉１および焼入れ加熱炉３と同様にトンネル状のマッフルが伸展する。この中間冷却室２のマッフル内にも窒素ガスが送られており、このマッフルを外側から囲む水冷ジャケットによって該中性ガスは所望の温度に冷却される。
なお、符号４はろう付け炉１の前室であり、符号８は焼入れ装置である。
【００１３】
上述したように、前室４，ろう付け炉１のグラファイト製マッフル、中間冷却室２，焼入れ加熱炉３のグラファイト製マッフルは、互いにトンネル状に連ながり、この中を駆動装置６と従動装置７によって駆動されるステンレス鋼製のメッシュベルト５が、図中の矢符方向に進んで循環する。
【００１４】
実施例：
連続する前室４，ろう付け炉１，中間冷却室２，焼入れ加熱炉３に、供給管（図示せず）により、窒素ガス（Ｄ．Ｐ．−７２℃：Ｏ２濃度２ｐｐｍ以下）を、供給量５０Ｎｍ３／Ｈｒ、供給圧力０．５ＭＰａで送り、排気管（図示せず）から静圧０．１５ＫＰａで屋外へ排気した。
【００１５】
銅ろう付けされる接合部を有する、Ｃｒ−Ｍｏ系鋼（ＪＩＳＧ４１０５ＳＣＭ４３５）（その主成分Ｃ：０．３５％，Ｓｉ：０．２５％，Ｍｎ：０．７％，Ｃｒ：１．０％，Ｍｏ：０．２％，Ｆｅ：残部％）の自動車用自動変速機の一部をなすブレーキ構成部品のブレーキマジバンド（外径１７４ｍｍ，幅４１ｍｍ，重量４４０ｇ）の多数を順次に、メッシュベルト５上に載せ、上記した接合部を銅ろう付けするために、前室４を通ってろう付け炉１中へ２７５ｍｍ／ｍｉｎの搬送速度で送った。この時のこのろう付け炉のグラファイト製マッフル中の加熱された窒素雰囲気のＰｃｏは、１０−３ａｔｍ〜１０−６ａｔｍの範囲内にあって、還元かつ浸炭性であった。
このＣｒ−Ｍｏ系鋼製部品は、ろう付け炉１内で、図２で示されるヒートパタンで加熱され、１，１２０〜１，１３０℃に２分間保持されて銅ろう付けされた。
【００１６】
ろう付けされたこの鋼製部品はろう付け炉を出て、中間冷却室２に送られた。
この中間冷却室内の窒素雰囲気は、この冷却室を囲む水冷ジャケットへ供給量８０Ｌ／ｍｉｎ、供給圧力０．５ＭＰａで送られる温度３２℃以下の水で冷却された。この中間冷却室内で、この鋼製部品はそのＡｒ１点以下の５５０℃へ６分間で冷却されて、その鋼組織が微細化された。
【００１７】
部品は続いて、メッシュベルト５によって焼入れ加熱炉３のグラファイトマッフル内で、図２のヒートパタンで示される如くに８３０〜８８０℃の範囲まで再加熱されて、部品の鋼組織がオーステナイト化されて前記温度範囲に３分間保持され、続いて部品はメッシュベルトから離れて、７０℃の焼入れ装置８にて焼入れされた。部品の硬度はＨＲＣ５５で、その後に４５０℃で３０分間焼戻した時の硬度はＨＲＣ４３であって、良好な焼入れ、焼戻しが認められた。部品の接合部は勿論良好に銅ろう付けされ、部品の鋼中には脱炭層は認められず、変形も脱クロムもない良好な製品が得られた。
【００１８】
【発明の効果】
脱炭、脱クロムなしに、自動車用自動変速機の鋼製部品が良好に銅ろう付けでき、しかも銅ろう付け時の残熱を利用して、銅ろう付けと連続して当該部品の焼入れ加熱が出来る卓越した効果を、この
発明になる自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法はもたらした。銅ろう付けと焼き入れのための加熱処理ラインの長さは、従って短くなり、このために使用される雰囲気ガスの量も節約されて、経済的であった。
【００１９】
上記の実施例では、自動車用自動変速機の鋼製部品の素材としてＣｒ−Ｍｏ系合金鋼を用いたが、銅ろう付け温度以下の温度で焼入れ可能なその他の機械構造用合金鋼も、この発明で用いることができるのは勿論である。そのような合金鋼としては、例えばマンガン鋼（ＳＭｎ４３３，ＳＭｎ４３８，ＳＭｎ４４３），マンガンクロム鋼（ＳＭｎＣ４４３），クロム鋼（ＳＣｒ４３０，ＳＣｒ４３５，ＳＣｒ４４０，ＳＣｒ４４５），クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３０，ＳＣＭ４３２，ＳＣＭ４３５，ＳＣＭ４４０，ＳＣＭ４４５），ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ２３６，ＳＮＣ６３１，ＳＮＣ８３６），ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ２４０，ＳＮＣＭ４３１，ＳＮＣＭ４３９，ＳＮＣＭ４４７，ＳＮＣＭ６２５，ＳＮＣＭ６３０），アルミニウムクロムモリブデン鋼（ＳＡＣＭ６４５）等がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法を実施するために好適な連続炉の一つを、説明的に示す平面図である。
【図２】この発明の方法を図１で示される連続炉を用いて実施した時の、ヒートパタンの一つを示すグラフである。
【符号の説明】
１−銅ろう付け炉
２−中間冷却室
３−焼入れ加熱炉
４−前室
５−メッシュベルト
６−ベルトの駆動装置
７−ベルトの従動装置
８−焼入れ装置

Claims (5)

1. 銅ろう付けの後、焼入れを行う鋼製部品を、脱炭、脱クロムなしに、該鋼製部品が良好に銅ろう付けされ、かつ銅ろう付け時の残熱を利用して、銅ろう付けに連続して、当該鋼製部品が焼入れされることを特徴とする自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法。
2. 該鋼製部品を、中性ガス雰囲気下にあるグラファイト製のろう付け用マッフル内へ連続して移送し、加熱して、その所望の部分を高温下で銅ろう付けし、続いて、該ろう付け用マッフルに連ながりかつ上記した中性ガス雰囲気と同一の雰囲気下にある冷却用マッフル内へ該鋼製部品を連続して移送して、この鋼製部品をなす合金鋼の少なくともＡｒ１点以下のなるべく高い温度に冷却し、更にこれに続いて、該冷却用マッフルに連ながりかつ上記した中性ガス雰囲気と同一の雰囲気下にあるグラファイト製の焼入れ用加熱マッフル内へ連続して移送して、同部品を上記した銅ろう付け温度以下でかつ上記したＡｒ１点以上の所望の高い温度へ、焼入れのために連続して再加熱することで、該鋼製部品の銅ろう付けと焼入れを連続して行うことを特徴とする、請求項１に記載される自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法。
3. 該鋼製部品が、銅ろう付け温度よりも低い温度で焼き入れ可能である、請求項１、または請求項２に記載される自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法。
4. 該鋼製部品の銅ろう付け温度が１，１２０〜１，１３０℃である請求項１、請求項２、または請求項３に記載される自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法。
5. 該鋼製部品をなす合金鋼がＣｒ−Ｍｏ系合金鋼である、請求項１，請求項２、請求項３、または請求項４に記載される自動車用自動変速機の鋼製部品の製造方法。

Images