JP2008527176A - Gas quenching cell for steel parts - Google Patents
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Abstract
本発明は、ガス駆動手段を用いて鋼製載荷物周囲のガスを流動させることにより載荷物を焼入れする方法に関する。ガス駆動手段は、速度推移に従って変化する速度で載荷物周囲のガスを流動させるように制御される。速度推移の少なくとも一部は、第1速度(44)の一段階と、第1より速い第2速度(46)の一段階を順に含む。The present invention relates to a method for quenching a load by flowing a gas around a steel load using gas driving means. The gas driving means is controlled to flow the gas around the load at a speed that changes according to the speed transition. At least a part of the speed transition includes one stage of the first speed (44) and one stage of the second speed (46) faster than the first speed.
Description
本発明は、鋼製部品用ガス焼入れセルに関し、より詳細にはそのような焼入れセルで実施される鋼製部品ガス焼入れ方法に関する。 The present invention relates to a gas quenching cell for steel parts, and more particularly to a steel part gas quenching method carried out in such a quenching cell.
鋼製部品ガス焼入れ方法は、液体焼入れ方法に比して多くの利点を有する。特に、処理された部品が乾燥し清浄に仕上がるという事実がある。 The steel part gas quenching method has many advantages over the liquid quenching method. In particular, there is the fact that the processed parts are dried and finished clean.
鋼製部品の(焼き入れ、焼きなまし、焼き戻し等の前に加熱する)加熱処理を予め受けたもののガス焼き入れは、通常4乃至20バールの加圧ガスで通常行われる。焼き入れするためのガス(急冷ガス)は、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、又はこれらのガスの混合物である。 Gas quenching of steel parts that have been pre-heated (heated before quenching, annealing, tempering, etc.) is usually performed with a pressurized gas of usually 4 to 20 bar. The gas for quenching (quenching gas) is, for example, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, or a mixture of these gases.
焼き入れ操作は、通常750℃乃至1000℃の範囲の温度で、鋼製部品を急激に冷やすことからなる。そのような温度では、鋼は本来、高温でのみ安定なオーステナイトの形態にある。急速に冷やすことによる焼き入れ操作により、オーステナイトから、高い硬度特性を示すマルテンサイトに変換される。焼き入れ操作は、比較的急速に行わなければならず、それにより、マルテンサイトより低い硬度特性を有するパーライト又はベイナイトといった他の鋼の相を形成することなく、全てのオーステナイトがマルテンサイトに変換される。 The quenching operation usually involves rapidly cooling the steel part at a temperature in the range of 750 ° C to 1000 ° C. At such temperatures, steel is inherently in the form of austenite which is stable only at high temperatures. By a quenching operation by rapid cooling, austenite is converted to martensite exhibiting high hardness characteristics. The quenching operation must be performed relatively quickly, which converts all austenite to martensite without forming other steel phases such as pearlite or bainite, which have lower hardness properties than martensite. The
焼入れセルは、通常、少なくとも1つのモータを備える。これは、通常電動型であり、かく拌要素を回転させる。これは、例えばらせん状であり、焼入れセル中に急冷ガスを循環させるようになしてある。焼入れセルに導入された部品を急速に冷却させるためには、急冷ガスは、通常、焼き入れ操作全体で、可能な最高速で、冷却されるべき部品の位置で循環される。 The quench cell typically comprises at least one motor. This is usually electric and rotates the stirring element. This is, for example, spiral, and is adapted to circulate quenching gas in the quenching cell. In order to rapidly cool the parts introduced into the quenching cell, the quench gas is usually circulated at the location of the parts to be cooled at the highest possible speed throughout the quenching operation.
よって、焼き入れ操作は、従来、焼入れセル中に静的な急冷ガスの圧力を掛け、冷却されるべき鋼製部品の位置で急冷ガスを最大の循環速度にするためモータを最大の回転速度に制御することによって実施される。
前述のガス焼入れ方法は、極めて満足のいく疲労強度を有する焼き入れ部品を得ることを可能とするが、焼き入れ部品の疲労強度を更に改善することのできるガス焼入れ方法を提供することが望まれる。また、前述のガス焼入れ方法は、油焼入れ方法に対して極めてわずかのひずみしか有しない焼き入れ部品を得ることを可能とするが、焼き入れ部品のひずみを更に低減させるガス焼入れ方法を提供することが望まれる。 Although the above-described gas quenching method makes it possible to obtain a quenched part having a very satisfactory fatigue strength, it is desired to provide a gas quenching method that can further improve the fatigue strength of the quenched part. . In addition, the above-described gas quenching method makes it possible to obtain a quenched part that has very little distortion compared to the oil quenching method, but provides a gas quenching method that further reduces the distortion of the quenched part. Is desired.
本発明は、疲労強度を改善し及び/又はひずみを低減した焼き入れ部品を提供するような、焼き入れ鋼製部品のための方法及びそのような方法を実施する焼入れセルを得ることをねらいとする。 The present invention aims to provide a method for hardened steel parts and a hardened cell for carrying out such a method, which provides a hardened part with improved fatigue strength and / or reduced strain. To do.
本発明の他の目的は、従来の焼入れセルに対して若干の修正されただけの構造で、本発明に係る焼入れ方法を実施可能とする焼入れセルを得ることにある。 Another object of the present invention is to obtain a quenching cell capable of carrying out the quenching method according to the present invention with a structure slightly modified from the conventional quenching cell.
このため、本発明はガスの流動手段を通じて鋼製の物の位置にガスを流すことにより載荷物を焼き入れするための方法において、流動手段は、速度推移に応じて変化する速度で載荷物の位置にガスを流すように制御され、速度推移の少なくとも一部は、第1速度のプラトーと、第1速度より速い第2速度のプラトーとを順に有することを特徴とする方法を提供する。 For this reason, the present invention provides a method for quenching a load by flowing a gas to the position of a steel object through the gas flow means. A method is provided that is controlled to flow gas to a position, and wherein at least a portion of the velocity transition comprises a first velocity plateau in turn and a second velocity plateau that is faster than the first velocity.
本発明の一実施の形態によれば、ガスは、載荷物の位置に流れた後、冷却流体が流れる交換器により冷却され、流動手段は、冷却流体の温度が所定の閾値温度に達した場合、第1速度のプラトーから第2速度のプラトーへ変化させて、載荷物の位置にガスを流すように制御される。 According to an embodiment of the present invention, the gas flows to the position of the load, and then is cooled by the exchanger through which the cooling fluid flows, and the flow means is configured such that the temperature of the cooling fluid reaches a predetermined threshold temperature. The gas plate is controlled to flow from the first speed plateau to the second speed plateau to flow the load.
本発明の一実施の形態によれば、載荷物の位置のガスの静圧は、第2速度のプラトーに比して、第1速度のプラトーでは減少する。 According to one embodiment of the present invention, the static pressure of the gas at the load is reduced at the first speed plateau as compared to the second speed plateau.
本発明の一実施の形態によれば、ガスは、載荷物の位置に流れた後、冷却流体が流れる交換器により冷却され、流動手段は、速度推移に応じて、載荷物の位置にガスを流すように制御され、速度推移は、第2速度の第1プラトー、第1速度のプラトー及び第2速度の第2プラトーを順に有し、第2速度の第1プラトーと第1速度のプラトーとの間の移行は、冷却流体の温度の上昇中に行われる。 According to an embodiment of the present invention, after the gas flows to the load position, the gas is cooled by the exchanger through which the cooling fluid flows, and the flow means sends the gas to the load position according to the speed transition. The speed transition has a first plateau of the second speed, a plateau of the first speed, and a second plateau of the second speed in order, and the first plateau of the second speed and the plateau of the first speed The transition between is performed during an increase in the temperature of the cooling fluid.
本発明の一実施の形態によれば、流動手段は、冷却流体の温度が所定の閾値温度を越えた場合、第2速度の第1プラトーから第1速度のプラトーへ変化させて、載荷物の位置にガスを流すように制御される。 According to an embodiment of the present invention, the flow means changes the first plateau at the second speed from the first plateau at the second speed when the temperature of the cooling fluid exceeds a predetermined threshold temperature, and The gas is controlled to flow to the position.
本発明の一実施の形態によれば、流動手段は、冷却流体の温度が所定の付加的閾値温度未満に減少した場合、第1速度のプラトーから第2速度の第2プラトーへ変化させて、載荷物の位置にガスを流すように制御される。 According to one embodiment of the present invention, the flow means changes from a first speed plateau to a second speed plateau when the temperature of the cooling fluid decreases below a predetermined additional threshold temperature, It is controlled to flow gas to the position of the load.
本発明の一実施の形態によれば、流動手段は、所定時間の後、第2速度の第1プラトーから第1速度のプラトーへ変化させて、載荷物の位置にガスを流すように制御される。 According to an embodiment of the present invention, the flow means is controlled to flow the gas to the position of the load by changing from the first plateau at the second speed to the plateau at the first speed after a predetermined time. The
本発明の一実施の形態によれば、ガスは、載荷物の位置に流れた後、冷却流体が流れる交換器により冷却され、流動手段は、速度推移に応じて、載荷物の位置にガスを流すように制御され、速度推移は、第1速度のプラトー及び第2速度のプラトーを、焼き入れ操作の開始から順に有し、第1速度のプラトーと第2速度のプラトーとの間の移行は、冷却流体の温度の上昇中に行われる。 According to an embodiment of the present invention, after the gas flows to the load position, the gas is cooled by the exchanger through which the cooling fluid flows, and the flow means sends the gas to the load position according to the speed transition. The speed transition has a plateau at the first speed and a plateau at the second speed in order from the start of the quenching operation, and the transition between the plateau at the first speed and the plateau at the second speed is This is done during the temperature rise of the cooling fluid.
本発明の一実施の形態によれば、流動手段は、所定時間の後、第1速度のプラトーから第2速度のプラトーへ変化させて、載荷物の位置にガスを流すように制御される。 According to an embodiment of the present invention, the flow means is controlled to flow from the first speed plateau to the second speed plateau after a predetermined time so that the gas flows to the position of the load.
本発明は、また、載荷物のガス焼入れセルにおいて、モータにより駆動され、載荷物と交換器との間でガスを流すためのかく拌要素と速度推移に応じて変化する速度で載荷物の位置にガスを流すために、かく拌要素の駆動速度を変化させることができる手段とを備え、速度推移は、少なくとも、第1速度のプラトーと、第1速度より大きい第2速度のプラトーとを順に有することを特徴とするガス焼入れセルを提供する。 The present invention also provides a gas quenching cell for a load, which is driven by a motor and has a stirring element for flowing gas between the load and the exchanger and the position of the load at a speed that changes according to the speed transition. Means for changing the drive speed of the agitating element in order to allow gas to flow through, the speed transition comprising at least a first speed plateau and a second speed plateau greater than the first speed in order. A gas quenching cell is provided.
本発明の上述の目的、特徴及び長所を、その他とともに、添付の図面と関連付けて、以下の非制限的な特定の実施形態の記載において詳述する。 The foregoing objects, features and advantages of the present invention, as well as others, will be described in detail in the following description of specific, non-limiting embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
図1A及び1Bは、本発明に係る使用に適当なガス焼入れセルの横段面図及び前段面図である。セルは、水平な軸を有する全体に筒状又は平行六面体の形状の囲い10を備える。セルは一端で閉じており、一方、他端はギロチン扉システム12を備え、処理されるべき載荷物14を出し入れする通路をセルに提供する。当然、扉12は焼入れセルを密に閉塞することができる。載荷物14は、セルの略中央の板16上に載置される。
1A and 1B are a side view and a front view of a gas quenching cell suitable for use in accordance with the present invention. The cell comprises an
セル上部には、垂直な軸を有する2つの外部モータ18が設けられており、セルの長手方向に互いに隣り合って配置されている。そのようなモータは、それぞれセル内部のかく拌要素20を駆動する。例として、モータ18は電動モータである。
Two
図1Bに示すように、セルには、水平面で載荷物14の両側に配置された交換器22が設けられている。交換器22は、冷却流体の循環ダクトを備え、流通する急冷ガスを冷却可能である。交換器22と載荷物14との間には、案内板24が配置され、載荷物14と交換器22との間で後者によって生成されたガスの流れを導くために、かく拌器20に結合している。本構成で、急冷ガスは、例えば載荷物14を通して下方に流れ、交換器22を通して上方に流れる。例として、かく拌要素20はタービン又は送風機である。急冷ガスは、例えば窒素、又は二酸化炭素とヘリウムとの混合物である。
As shown in FIG. 1B, the cell is provided with
本発明は、焼き入れ操作中に、載荷物14の位置での急冷ガスの循環速度を制御可能に修正することからなる。この目的のために、焼入れセル18には、速度変更システムが搭載されている。例として、速度変更は、電動モータの周波数変換器により行われてよい。モータ18が油圧モータである場合、油流供給モータ18の変更システムが設けられる。
The present invention consists in controllably correcting the circulation rate of the quenching gas at the position of the
本発明によれば、載荷物14の位置での急冷ガスの流れの速度推移は、載荷物14の位置での平均温度を示す特性パラメータにより決定される。特性パラメータは、交換器22の出口の位置での冷却流体の温度に対応する、即ち、交換器22を通して流れる冷却流体の温度が最も高くなる場合に対応する。実際、交換器22の出口での冷却流体の温度変化を示す曲線は、載荷物14により奪われた仕事率に特徴的である。
According to the present invention, the speed transition of the flow of the quenching gas at the position of the
図2は特性パラメータとして交換器22の出口での冷却流体の温度を選択した場合の傾向を図説している。これにより、急冷ガスの循環速度を変化さすべくなされる。図2は、載荷物14の位置での急冷ガスの速度の変化を示す曲線26の従来の実施形態を示している。そこでは、急冷ガスの流速は一定であり、モータ18の能力の最大に対応する。図2は、また、そのような速度推移に対する交換器22の出口での急冷ガスの温度の変化を示す曲線30を示している。曲線30は、最高点34の位置で偏向する上昇部分32、及びそれに続く下降部分36を備える。
FIG. 2 illustrates the trend when the temperature of the cooling fluid at the outlet of the
出願人は、載荷物14を形成する鋼のオーステナイト−マルテンサイト遷移が、曲線30の最高点34の位置で実質的に起こることを示した。出願人は、オーステナイトからマルテンサイトへの遷移において載荷物14の温度変化を制限することにより、疲労強度を改善しうることを示した。これは、オーステナイトからマルテンサイトへの遷移が、比較的均一な載荷物14の温度で起こることを可能とする。
Applicants have shown that the austenite-martensite transition of the steel forming the
図3は、本発明に係る焼入れ方法の第1の例として、載荷物14の位置での急冷ガスの流速の変化を示す曲線40を示している。また、そのような急冷ガスの速度推移に対応する、交換器22の冷却流体の温度変化を示す曲線42を示している。比較として、焼き入れ操作全体で急冷ガスを最大速度で流すときの、冷却流体の温度の変化を示す曲線30を点線で示した。
FIG. 3 shows a
本発明に係る第1の焼入れ方法は、載荷物14の位置での急冷ガスの流速が、時間T1の間連続して第1の最大速度のプラトー42に対応するように、モータ18を制御することからなる。これは、また、時間T2の間、中間速度のプラトー44に対応し、焼き入れ操作の終了までの第2の最大速度のプラトー46に対応する。例として、プラトー44の間、モータ18は、最大速度に対して30乃至60%まで急冷ガスの流速を落とすように制御される。第1のプラトー42の間、冷却流体の温度の変化を示す曲線42は、実質的に曲線30に従う上昇部分48を備える。中間速度のプラトー44において、冷却流体の温度は、安定する傾向にあり、曲線40がわずかに変化する部分50を備える。第2の最大速度のプラトー46において、曲線42は降下部分52を有する。
The first quenching method according to the present invention controls the
第1の最大速度のプラトー42から中間速度のプラトー44への移行は、冷却流体の温度が第1の所定の閾値温度に達したときに行われる。これは、曲線30の最高点34の温度よりも若干低い温度に対応する。よって、これは、実質的に、載荷物14のオーステナイト−マルテンサイト遷移が開始する冷却流体の温度である。中間速度のプラトー44から第2の最大速度のプラトー46への移行は、わずかな変化の部分50の端へ向けて、冷却流体の温度が第2の所定の閾値温度未満に減少したときに行われる。例えば、第1の所定の閾値温度であり、これは、載荷物14のオーステナイト−マルテンサイト遷移が終了したという事実を示すものである。
The transition from the first maximum plateau 42 to the intermediate plateau 44 occurs when the temperature of the cooling fluid reaches a first predetermined threshold temperature. This corresponds to a temperature slightly lower than the temperature of the highest point 34 of the
そして、載荷物14のオーステナイト−マルテンサイト遷移は、全体として、最大値よりも小さい急冷ガスの流速で行われる。有利な点として、中間的な速度は、オーステナイト−マルテンサイト遷移中、交換器22により回収される熱仕事率が、載荷物14により開放される熱仕事率に対応するように、ある値に調整される。これは、発熱反応である。そして、載荷物14の温度は、載荷物14全体のオーステナイト−マルテンサイト全体の遷移中、略一定で均一な温度に保たれる。実際上、中間速度は、部分50で冷却流体の温度をできるだけ一定に保つように調整される。
And the austenite-martensite transition of the
実施形態の第1の例では、急冷ガスの静圧は、4乃至20バールの、焼き入れ操作全体に対して一定値に維持されてよい。他の第1の実施形態によれば、焼入れセル中の急冷ガスの静圧は、第1及び第2の最大速度のプラトー中に、静的な急冷ガスの圧力の30%乃至80%の範囲で、中間速度のプラトーの実施に伴い低減される。これは、中間的な急冷ガスの速度と組み合わせて、オーステナイト−マルテンサイト遷移中に載荷物14から回収される熱仕事率の制御を可能とする。
In a first example of embodiment, the static pressure of the quenching gas may be maintained at a constant value for the entire quenching operation between 4 and 20 bar. According to another first embodiment, the static pressure of the quenching gas in the quenching cell ranges from 30% to 80% of the static quenching gas pressure during the first and second maximum velocity plateaus. And reduced with the implementation of the medium speed plateau. This, in combination with an intermediate quench gas velocity, allows control of the thermal power recovered from the
図4は、載荷物14の焼き入れ操作中載荷物14の位置での測定温度の変化を示す曲線54、56を示している。それぞれ、急冷ガスの流速が一定で最大に維持される従来の焼入れ方法と、本発明に係る焼入れ方法の第1の例とに対応する。より詳細には、曲線56は、第1の最大速度のプラトー42を行う期間T1が50秒であり、中間速度のプラトー44を行う期間T2が310秒である場合に得られたものである。中間速度は、本例では、最大速度の30%に対応する。急冷ガスの静圧は、本例では窒素であり、第1及び第2の最大速度のプラトー42、46中16バールであり、中間速度のプラトー44中2バールである。50秒後、曲線56は曲線54より著しく緩やかに減少していることに注意すべきである。よって、載荷物14の温度変化は、オーステナイト−マルテンサイト遷移中制限されている。
FIG. 4 shows curves 54 and 56 showing changes in the measured temperature at the position of the
出願人は、本発明の焼入れ方法の第1の例によれば焼き入れされた載荷物14を形成する部品の疲労強度の改善を示した。説明は、オーステナイト−マルテンサイト遷移が制限された温度変化のもとなされたので、載荷物14に生じる内部の機械的応力が減少し、それにより疲労強度が改善したというものである。
Applicants have shown an improvement in the fatigue strength of the parts forming the
例として、27MnCr5型鋼で形成され、低圧浸炭法(low−pressure cementation method)により処理された載荷物14に対して、出願人は、冷油(60℃の油)焼き入れ、又は定圧(16バール)で最大の急冷ガスの流速での窒素焼き入れに比して20%程度の疲労強度の改善を示した。
By way of example, for a
第1及び第2閾値温度は多くのパラメータに依存する。特に、載荷物14を形成する鋼の型及び載荷物14と急冷ガスとの間の交換表面の面積に依存する。第1及び第2閾値温度は、載荷物14に関連して図2に示される曲線30を決定する最大のガスの流速での、載荷物14焼き入れにより決定されてよい。よって、第1及び第2閾値温度は、曲線30の最大温度のの所定の百分率に対応する。本発明の方法の第1の例は、よって、モータ18を制御することができるマイクロコントローラに接続された、交換器22の出口の位置の温度センサを設けることにより同様の載荷物の型に対して実施可能である。
The first and second threshold temperatures depend on many parameters. In particular, it depends on the steel mold forming the
第1の最大速度のプラトー42から中間速度のプラトー44へ、及び中間速度のプラトー44から第2の最大速度のプラトー46への移行は、それぞれ、冷却流体の温度が第1閾値温度を越えた場合、及び第2閾値温度未満に減少した場合に実行される。他の変形例によれば、曲線30から、冷却流体の温度が第1閾値温度に達するのに要する時間T1を決定してよい。その場合、通常の操作では、交換器22の位置に温度センサを設ける必要はなく、第1の最大速度のプラトー42から中間速度のプラトー44への移行は時間T1の終わりに自動的に行われる。そして、中間速度のプラトー44から第2の最大速度のプラトー46への移行は、例えば経験的に決定される時間T2の終わりに自動的に行われてよい。
The transition from the first maximum plateau 42 to the intermediate velocity plateau 44 and from the intermediate velocity plateau 44 to the second maximum velocity plateau 46 respectively caused the temperature of the cooling fluid to exceed the first threshold temperature. And when it falls below the second threshold temperature. According to another variant, the time T1 required for the temperature of the cooling fluid to reach the first threshold temperature may be determined from the
第1の例示的実施形態の変形例によれば、中間速度のプラトー44は、わずかな変化の部分50近傍の、上記で画定したように第2の閾値温度未満に、冷却流体の温度が減少した後でさえも維持される。中間速度のプラトー44から第2の最大速度のプラトー46への移行は、上記で画定したように時間間隔T2より大きい時間間隔の後にのみ実行される。第1の例示的実施形態のそのような変形例では、曲線42は、わずかな変化の部分50の後に、降下部分を有し、その傾斜は、図3に示す降下部分52の傾斜より小さく、付加的なわずかな変化の部分に続く絶対値を有する。例として、第1の例示的実施形態では、中間速度のプラトー44から第2の最大速度のプラトー46への移行は、また、冷却流体の温度が、降下部分と補足的なわずかな変化の部分との間の移行に対応する、決定された閾値温度未満に減少した場合に実行される。
According to a variation of the first exemplary embodiment, the intermediate speed plateau 44 reduces the temperature of the cooling fluid in the vicinity of the
出願人は、第1の実施形態に関連して上記に画定したように時間間隔T2に比して中間速度のプラトー44の時間間隔が増加するという事実により、本発明に係る焼入れ方法の第1の例示的実施形態の変形例に従って焼き入れされた載荷物15を形成する部品の弾性が改善することを示した。例えば、弾性の改善はCharpy試験により示された。例えば、第1の実施形態に関連して上記で画定したように時間間隔T2を4倍より大きく増すことにより、出願人は、20%より大きい弾性の改善が観測された。 Due to the fact that the time interval of the intermediate speed plateau 44 is increased compared to the time interval T2 as defined above in connection with the first embodiment, the applicant has the first in the quenching method according to the invention. It has been shown that the elasticity of the parts forming the hardened load 15 is improved according to a variant of the exemplary embodiment. For example, improvement in elasticity was shown by the Charpy test. For example, by increasing the time interval T2 by more than four times as defined above in connection with the first embodiment, Applicants have observed an improvement in elasticity of greater than 20%.
本発明は、また、焼入れ操作中の載荷物14のひずみ、特に載荷物が複雑な形状の部品を備える場合の載荷物の局所的ひずみを低減することができる、載荷物14の焼入れ方法の第2の例を提供する。これは、焼入れ部品に対して行われる、引き続く調整ステップを制限する、及び/又は焼入れ前の部品形状を設計する前ステップを簡略化することができる。
The present invention can also reduce the distortion of the
図5は、本発明に係る焼入れ方法の第2の例に対して載荷物14の位置での急冷ガスの流速の変化を示す曲線58を示し、そのような急冷ガスの速度推移が得られる、交換器22の冷却流体の温度変化を示す曲線60を示す。比較として、焼入れ操作全体において最大速度の急冷ガスを流したときの冷却流体の温度変化の曲線30を再び示した。
FIG. 5 shows a curve 58 showing the change in the flow rate of the quenching gas at the position of the
本発明の焼入れ方法の第2の実施形態は、モータ18を制御することからなり、その制御により、載荷物14の位置の急冷ガスの流速は、期間T1’の第1の中間速度のプラトー62と、焼入れ操作の終わりまでの第2の最大速度のプラトー64とに順に対応する。例として、中間速度のプラトー62中には、モータ18は制御され、急冷ガスの速度は、最大速度の0%と70%との間で変化する。プラトー62中には、冷却流体の温度変化を示す曲線60は、曲線30の上昇部分32よりも下に記してある上昇部分66を含む。冷却流体の温度は、よって、焼入れ速度が最大である場合より緩やかに増加する。最大速度のプラトー64では、上昇部分66は最高点68に達し、降下部分70に引き続く。時間T1’は、焼入れ操作の全体の期間に応じて、5から30秒に延長してよい。更に、期間T1’は経験的に決定されてよい。
The second embodiment of the quenching method of the present invention consists of controlling the
時間T1’中、載荷物14の冷却速度は、最大の急冷ガスの流速に基づくそれより小さい。冷却がより緩やかなので、載荷物14のひずみはより低減される。時間T1’の終わりには、載荷物は冷却されているので、載荷物14の機械的慣性は増加している。そのような機械的慣性の増加は、急冷ガスの流速が再び増加したとき、引き続く載荷物14のひずみは低減される。焼入れ操作において、載荷物14の局所的ひずみは、よって、全体として低減され、最大の急冷ガスの流速での載荷物14の冷却が行われ、そのときすでに、載荷物は十分な機械的慣性、つまりひずみより大きな抵抗への対抗を取得している。
During time T1 ', the cooling rate of the
実施形態の第2の例では、急冷ガスの静圧は焼入れ操作を通して一定に維持されてよい。他の実施形態によれば、中間速度のプラトー62から最大速度のプラトー64への移行において、急冷ガスの静圧を増加させてよい。例えば、静圧は、4乃至20バールに達するように、初期圧の2乃至5倍に増してよい。 In a second example embodiment, the static pressure of the quench gas may be kept constant throughout the quenching operation. According to other embodiments, the static pressure of the quench gas may be increased in the transition from the medium speed plateau 62 to the maximum speed plateau 64. For example, the static pressure may be increased to 2-5 times the initial pressure to reach 4-20 bar.
例として、15CrM6型の鋼製のらせん歯を有するホイールを備える載荷物14において、出願人は、らせん方向に直交する平面での歯の輪郭位置のひずみの低減を示した。これは、熱油焼入れ(180℃の油)に比して約45%、及び最大の急冷ガス流速でのガス焼入れに比して約30%に達する。
As an example, in a
本発明は、また、実施形態の前述の2例の組合わせである、載荷物14の焼入れ方法の第3の例を提供する。実施形態の第3の例は、よって、載荷物を形成する部品の疲労強度の改善及び載荷物14を形成する部品のひずみの低減を可能とする。
The present invention also provides a third example of the method for quenching the
図6は、本発明に係る焼入れ方法の第3の例に対して載荷物14の位置での急冷ガスの流速の変化を示す曲線72を示し、そのような急冷ガスの速度推移が得られる、交換器22の冷却流体の温度変化を示す曲線74を示す。比較として、焼入れ操作全体において最大速度の急冷ガスを流したときの冷却流体の温度変化の曲線30を再び示した。
FIG. 6 shows a curve 72 showing the change in the flow rate of the quenching gas at the position of the
本発明の焼入れ方法の実施形態の第3の例は、モータ18を制御することからなり、その制御により、載荷物14の位置の急冷ガスの流速は、期間T1”の第1の中間速度のプラトー76と、期間T2”の最大速度のプラトー78と、期間T3”の中間速度のプラトー80と、焼入れ操作の終わりまでの最大速度のプラトー82とに順に対応する。例として、中間速度のプラトー76中には、モータ18は制御され、急冷ガスの速度は、最大速度の0%と70%との間で変化する。中間速度のプラトー80中には、急冷ガスの速度は、最大速度の40%と70%との間で変化する。
The third example of the embodiment of the quenching method according to the present invention consists of controlling the
プラトー76では、冷却流体の温度変化を示す曲線74は、曲線30の上昇部分32よりも下に記してある上昇部分84を含む。中間速度のプラトー78では、曲線74は上昇部分84より強調して示してある上昇部分86を含む。中間速度のプラトー80では、曲線74はわずかに変化するプラトー88を含む。最大速度のプラトー82では、曲線74は降下部分90を含む。
In the plateau 76, the curve 74 showing the temperature change of the cooling fluid includes a rising
もちろん、本発明は、当業者が容易に想到し得る種々の変形、修正、改良を含んでよい。特に、焼入れセルは、前述のセルと異なっていてよい。特に、モータ18の軸は水平に配置してあってよい。載荷物14の位置での急冷ガス流は略水平に生じる。更に、セルはセルの外部にループを形成するダクトを備えてよく、ダクト中に交換器22は挿入される。
Of course, the present invention may include various variations, modifications, and improvements that can be easily conceived by those skilled in the art. In particular, the quenching cell may be different from the aforementioned cell. In particular, the shaft of the
Claims (10)
流動手段は、速度推移に応じて変化する速度で載荷物の位置にガスを流すように制御され、
速度推移の少なくとも一部は、第1速度のプラトー(44, 62)と、第1速度より速い第2速度のプラトー(46, 64)とを順に有する
ことを特徴とする方法。 In a method for quenching a load (14) by flowing gas through a gas flow means (18, 20) to the position of a steel object,
The flow means is controlled to flow gas to the position of the load at a speed that changes according to the speed transition,
The method characterized in that at least a part of the speed transition comprises a first speed plateau (44, 62) and a second speed plateau (46, 64) faster than the first speed.
流動手段は、冷却流体の温度が所定の閾値温度に達した場合、第1速度のプラトー(44, 62)から第2速度のプラトー(46, 64)へ変化させて、載荷物(14)の位置にガスを流すように制御される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 After the gas flows to the position of the load (14), it is cooled by the exchanger (22) through which the cooling fluid flows,
When the temperature of the cooling fluid reaches a predetermined threshold temperature, the flow means changes the plateau (44, 62) from the first speed to the plateau (46, 64) at the second speed, and The method of claim 1, wherein the method is controlled to flow gas to a location.
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 The static pressure of the gas at the position of the load (14) is reduced at the first plateau (46, 64) compared to the second plateau (44, 62). The method described in 1.
流動手段(18, 20)は、速度推移に応じて、載荷物の位置にガスを流すように制御され、
速度推移は、第2速度の第1プラトー(42)、第1速度のプラトー(44)及び第2速度の第2プラトー(46)を順に有し、
第2速度の第1プラトー(46)と第1速度のプラトーとの間の移行は、冷却流体の温度の上昇中に行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 After the gas flows to the position of the load (14), it is cooled by the exchanger (22) through which the cooling fluid flows,
The flow means (18, 20) are controlled to flow gas to the position of the load according to the speed transition,
The speed transition has a first plateau (42) of the second speed, a plateau (44) of the first speed, and a second plateau (46) of the second speed in order,
The method according to claim 1, characterized in that the transition between the first plateau (46) at the second speed and the plateau at the first speed takes place during the temperature rise of the cooling fluid.
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 When the temperature of the cooling fluid exceeds a predetermined threshold temperature, the flow means changes the first plateau (42) at the second speed from the first plateau (44) at the first speed to the position of the load (14). The method according to claim 4, wherein the gas is controlled to flow.
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 When the temperature of the cooling fluid decreases below a predetermined additional threshold temperature, the flow means changes the first speed plateau (44) to the second plateau (46) of the second speed, and loads (14) The method according to claim 4, wherein the gas is controlled to flow at a position of
ことを特徴とする請求項4に記載の方法。 The flow means is controlled to change the gas from the first plateau (42) at the second speed to the plateau (44) at the first speed after a predetermined time so that the gas flows to the position of the load (14). The method according to claim 4.
流動手段(18, 20)は、速度推移に応じて、載荷物の位置にガスを流すように制御され、
速度推移は、第1速度のプラトー(62)及び第2速度のプラトー(64)を、焼き入れ操作の開始から順に有し、
第1速度のプラトーと第2速度のプラトーとの間の移行は、冷却流体の温度の上昇中に行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 After the gas flows to the position of the load (14), it is cooled by the exchanger (22) through which the cooling fluid flows,
The flow means (18, 20) are controlled to flow gas to the position of the load according to the speed transition,
The speed transition has a plateau (62) of the first speed and a plateau (64) of the second speed in order from the start of the quenching operation,
The method of claim 1, wherein the transition between the first speed plateau and the second speed plateau occurs during an increase in the temperature of the cooling fluid.
ことを特徴とする請求項8に記載の方法。 The flow means is controlled to flow the gas to the position of the load (14) by changing the plateau (62) from the first speed to the plateau (64) of the second speed after a predetermined time. The method according to claim 8.
モータ(18)により駆動され、載荷物と交換器(22)との間でガスを流すためのかく拌要素(20)と
速度推移に応じて変化する速度で載荷物の位置にガスを流すために、かく拌要素の駆動速度を変化させることができる手段と
を備え、
速度推移は、少なくとも、第1速度のプラトー(44, 62)と、第1速度より大きい第2速度のプラトー(46, 64)とを順に有する
ことを特徴とするガス焼入れセル。 In the gas quenching cell for the load (14),
Driven by a motor (18) to stir gas (20) between the load and the exchanger (22) and to flow gas to the load position at a speed that changes according to the speed transition And a means capable of changing the drive speed of the stirring element,
The gas quenching cell characterized in that the speed transition has at least a first speed plateau (44, 62) and a second speed plateau (46, 64) larger than the first speed in order.
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