JP2009155685A - Quenching method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quenching method which can reduce the distortion that occurs while being quenched, by inhibiting ununiform cooling (cooling unevenness) from occurring in each which has been immersed in a cooling liquid. <P>SOLUTION: This quenching method includes: three-dimensionally arranging a plurality of workpieces 7 which are heated to a quenching temperature, in a mesh-like tray 8b of a mesh-like basket 8, in such a transversely-placed state that both end faces direct upward and downward; immersing the above basket 8 into a cooling liquid 2 which flows from the bottom part of a cooling tank 3 towards the upper part, by lowering the above basket 8; and quenching the workpieces to harden them. At this time, the workpieces 7 are immersed in the cooling liquid 2 which flows from the bottom part of the cooling tank 3 towards the bottom part 8a of the basket 8, in such a state that a distributor 9 which leads the cooling liquid 2 to a side face side of the basket 8 covers at least the bottom part 8a of the basket 8. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、軸受等の機械部品の焼入れ方法に関する。   The present invention relates to a quenching method for mechanical parts such as bearings.

軸受等の機械部品は、必要な機械的強度及び疲労強度を得るために焼入れ処理が施される。そして、これらの機械部品を大量生産する場合には、その生産性を向上すべく、例えば、図３に示すように、鉱油等の冷却液１０２で満たされ、攪拌ポンプ１０４により羽１１０を回転させ液流を槽底１０３ａから上部に向かうようにしている冷却槽１０３に、図４のようにバスケット１０８に三次元的に収納された加熱済みの多数のワーク（被処理物）１０７を浸漬することにより、一度に大量のワーク１０７を焼入れする方式が採用されている。
このような大量焼入れ方式では、バスケット１０８にワーク１０７を密集させて配置しなければならない性質上、その個々の配置位置における液流が異なるため、個々のワーク１０７において不均一冷却（冷却ムラ）が生じ、熱処理歪が大きくなるという問題があった。この結果、歪が過大となる不良品が発生し、生産性の低下につながっていた。 Machine parts such as bearings are subjected to quenching treatment in order to obtain necessary mechanical strength and fatigue strength. And when mass-producing these machine parts, in order to improve the productivity, for example, as shown in FIG. 3, it is filled with a cooling liquid 102 such as mineral oil, and the wing 110 is rotated by the stirring pump 104. A large number of heated works (processed objects) 107 three-dimensionally stored in the basket 108 as shown in FIG. 4 are immersed in the cooling tank 103 in which the liquid flow is directed upward from the tank bottom 103a. Therefore, a method of quenching a large amount of work 107 at a time is adopted.
In such a mass quenching method, the work 107 must be arranged in a dense manner in the basket 108, and the liquid flow at the individual placement positions is different. Therefore, non-uniform cooling (cooling unevenness) occurs in each work 107. There arises a problem that the heat treatment strain increases. As a result, defective products with excessive distortion occurred, leading to a decrease in productivity.

この問題を解決するために、例えば、ワークを冷却槽で短時間冷却した後に、プッシャーによりサイジング型に押し入れて拘束した状態で冷却させる拘束焼入れを行うことが提案されている（特許文献１参照）。   In order to solve this problem, for example, it is proposed that after the workpiece is cooled in a cooling tank for a short time, it is subjected to restraint quenching in which the workpiece is cooled by being pushed into a sizing die by a pusher (see Patent Document 1). .

特開平９−１７６７４０号公報JP-A-9-176740

しかしながら、特許文献１のような拘束焼入れを行ったとしても、完全に歪の発生を抑えることは難しく、歪が過大なものについては、歪修正のためにさらにサイジング、クエンチプレス等の工程を実施する必要があった。また、拘束焼入れにはサイジング型とプッシャーとを備えた押入れ装置が別途必要になるため、製造コストが増大するという問題もあった。   However, even if constrained quenching as in Patent Document 1 is performed, it is difficult to completely suppress the occurrence of distortion, and for those with excessive distortion, further steps such as sizing and quench press are performed to correct the distortion. There was a need to do. In addition, the restraint quenching requires a separate pushing device having a sizing die and a pusher, which increases the manufacturing cost.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、冷却液に浸漬する際に個々のワークに不均一冷却（冷却ムラ）が生じるのを抑制することにより、焼入れ時に発生する歪を低減することができる焼入れ方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and reduces distortion generated during quenching by suppressing the occurrence of non-uniform cooling (cooling unevenness) in individual workpieces when immersed in a coolant. It aims to provide a quenching method that can be done.

本発明の焼入れ方法は、焼入れ温度に加熱されている複数個のワークを、両端面を上下方向に向けた横置き姿勢で網目状のバスケット内に三次元的に配置し、前記バスケットを下降させて、冷却槽の底部から上方に向かって流れている冷却液に前記ワークを浸漬し急冷することにより硬化させる焼入れ方法であって、前記冷却槽の底部から前記バスケットの底面部に向かって流れる冷却液を、前記バスケットの側面側に導く整流板で前記バスケットの少なくとも底面部を覆った状態で、前記ワークを前記冷却液に浸漬させることを特徴としている。   In the quenching method of the present invention, a plurality of workpieces that are heated to a quenching temperature are three-dimensionally arranged in a mesh-like basket in a horizontal posture with both end surfaces directed vertically, and the basket is lowered. A quenching method in which the workpiece is hardened by immersing the workpiece in a coolant flowing upward from the bottom of the cooling bath and rapidly cooling, and the cooling flows from the bottom of the cooling bath toward the bottom of the basket The workpiece is immersed in the cooling liquid in a state where at least a bottom surface portion of the basket is covered with a baffle plate that guides the liquid to a side surface side of the basket.

本発明の焼入れ方法によれば、大量のワークが収容された網目状のバスケットを下降させて冷却液に浸漬する際に、バスケットの底面部を整流板で覆うことにより冷却槽の底部からバスケットの底面部に向かって流れる冷却液をバスケットの側面側に導くことができる。これにより、バスケットの底面部を通してバスケット内に流速の速い冷却液が入ることに起因して、当該底面部付近に乱流が発生するのを防ぐことができ、よって各ワークに不均一冷却（冷却ムラ）が生じるのを抑制することができる。その結果、ワークの焼入れ時に発生する歪を低減することができる。   According to the quenching method of the present invention, when the mesh basket containing a large amount of workpieces is lowered and immersed in the cooling liquid, the bottom surface of the basket is covered with the current plate to cover the basket from the bottom of the cooling tank. The coolant flowing toward the bottom surface can be guided to the side surface of the basket. As a result, it is possible to prevent turbulent flow from occurring near the bottom surface due to high-speed coolant entering the basket through the bottom surface of the basket. The occurrence of unevenness can be suppressed. As a result, it is possible to reduce distortion that occurs when the workpiece is quenched.

上記焼入れ方法において、前記整流板で前記バスケットの側面の下部をさらに覆った状態で前記ワークを前記冷却液に浸漬させることが好ましく、前記整流板で前記バスケットの側面の高さの１／２以下を覆った状態で前記ワークを前記冷却液に浸漬させることがさらに好ましい。
この場合、冷却液がバスケットの中段付近から横向きに内部に入ってバスケット内を三次元的に循環するため、冷却液がバスケット内部で滞留するのを防止することができる。これによって、各ワークに不均一冷却（冷却ムラ）が生じるのをさらに抑えることができる。 In the quenching method, it is preferable that the work is immersed in the cooling liquid in a state where the lower portion of the side surface of the basket is further covered with the current plate, and the height of the side surface of the basket is less than or equal to 1/2 of the current plate. More preferably, the workpiece is immersed in the cooling liquid in a state where it is covered.
In this case, the coolant enters the inside from the middle of the basket in the horizontal direction and circulates in the basket three-dimensionally, so that the coolant can be prevented from staying inside the basket. This can further suppress the occurrence of non-uniform cooling (cooling unevenness) in each workpiece.

本発明の焼入れ方法によれば、ワークを冷却液に浸漬する際にバスケットの少なくとも底面部を整流板で覆って冷却液の流れをバスケットの側面側に導くことにより、各ワークに不均一冷却（冷却ムラ）が発生するのを抑制することができ、これによりワークの焼入れ時に発生する歪を低減することができる。この結果、後工程（例えば研磨処理）の加工時間が短縮されるとともに、サイジング及びクエンチプレス工程を行う必要がなくなるので、製造コストの低減につながる。   According to the quenching method of the present invention, when the workpiece is immersed in the cooling liquid, at least the bottom surface of the basket is covered with the baffle plate and the flow of the cooling liquid is guided to the side surface of the basket, so It is possible to suppress the occurrence of (cooling unevenness), thereby reducing the distortion generated during quenching of the workpiece. As a result, the processing time of the post-process (for example, polishing process) is shortened, and it is not necessary to perform the sizing and quench press processes, leading to a reduction in manufacturing cost.

以下、本発明の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の１つの実施形態に係る焼入れ方法に使用される焼入れ装置を模式的に示す縦断側面図である。図１における焼入れ装置１は、冷却液２として油が貯溜された冷却槽３と、この冷却槽３に隣接させて配設され、冷却液２を攪拌して循環させる攪拌ポンプ４と、この攪拌ポンプ４で攪拌された冷却液２を冷却槽３の底部に設けられた吐出口３ａに導くダクト５と、冷却液２の液流を当該吐出口３ａにから上部に向かうように整える整流ガイド６とを備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal side view schematically showing a quenching apparatus used in a quenching method according to one embodiment of the present invention. A quenching apparatus 1 in FIG. 1 includes a cooling tank 3 in which oil is stored as a cooling liquid 2, an agitation pump 4 that is disposed adjacent to the cooling tank 3 and circulates by stirring the cooling liquid 2, and this agitation A duct 5 that guides the coolant 2 stirred by the pump 4 to a discharge port 3a provided at the bottom of the cooling tank 3, and a rectifying guide 6 that adjusts the flow of the coolant 2 from the discharge port 3a toward the top. And.

この焼入れ装置１を用いて、鋼製の環状のワーク（被処理物）７を焼入れする方法は以下のとおりである。
ワーク７をバスケット８に収納し、さらにこのバスケット８の底面部８ａの下面に整流板９を設置する。ワーク７を収納したバスケット８を整流板９に載置したまま図示しない加熱炉へ入れ、ワーク７を変態点以上の高温に加熱する。図２は、図１のバスケット８及び整流板９を説明する縦断側面図である。 A method of quenching a steel annular work (object to be processed) 7 using the quenching apparatus 1 is as follows.
The workpiece 7 is accommodated in the basket 8, and a current plate 9 is installed on the lower surface of the bottom surface portion 8 a of the basket 8. The basket 8 containing the workpiece 7 is placed in a heating furnace (not shown) while being placed on the current plate 9, and the workpiece 7 is heated to a high temperature above the transformation point. FIG. 2 is a longitudinal side view for explaining the basket 8 and the current plate 9 of FIG.

バスケット８は、大量のワーク７を三次元的に収容することができるタイプのものである。ワーク７は、例えば、環状部材である転がり軸受の軌道輪である。ワーク７は、その両端面を上下方向に向けて互いが接触しないように網目状のトレイ８ｂに複数個載置されており、このように複数個のワーク７が載置されたトレイ８ｂがバスケット８の内部に所定の間隔をあけて上下方向に多段に重ねられている。これにより、ワーク７は、網目状のバスケット８内に三次元的に配置されることになる。ここで、最下段のトレイ８ｂがバスケット８の底面部８ａを構成している。   The basket 8 is of a type that can accommodate a large amount of workpieces 7 three-dimensionally. The workpiece 7 is, for example, a rolling bearing race that is an annular member. A plurality of workpieces 7 are placed on a mesh-like tray 8b so that both end faces thereof are directed vertically and do not contact each other, and the tray 8b on which a plurality of workpieces 7 are placed in this manner is a basket. 8 are stacked in multiple stages in the vertical direction at a predetermined interval. Thereby, the workpiece 7 is three-dimensionally arranged in the mesh basket 8. Here, the lowermost tray 8 b constitutes the bottom surface portion 8 a of the basket 8.

整流板９は、冷却槽３の底部の吐出口３ａからバスケット８の底面部８ａに向かって流れる冷却液２を、バスケット８の側面側に導くものである。整流板９は、バスケット８の底面部８ａとバスケット８の側面の下部とを覆うため、鉄等の金属板で桝形状に成形されており、底面板９ａと、この底面板９ａの四辺からそれぞれ鉛直方向に延びる側面板９ｂとを有している。そして、側面板９ｂはそれぞれ連結されており、これら側面板９ｂと底面板９ａとで囲まれた空間にバスケット８の下部が収容される。側面板９ｂの高さｈを、バスケット８の高さＨの１／２以下として、整流板９でバスケット８の高さＨの１／２以下を覆うのが好ましいが、図２では、側面板９ｂの高さｈをバスケット８の側面の高さＨの１／３程度にしている。   The rectifying plate 9 guides the coolant 2 flowing from the discharge port 3 a at the bottom of the cooling tank 3 toward the bottom surface 8 a of the basket 8 to the side of the basket 8. The rectifying plate 9 is formed into a bowl shape with a metal plate such as iron so as to cover the bottom surface portion 8a of the basket 8 and the lower portion of the side surface of the basket 8, and each of the bottom plate 9a and four sides of the bottom plate 9a And a side plate 9b extending in the vertical direction. The side plates 9b are connected to each other, and the lower portion of the basket 8 is accommodated in a space surrounded by the side plates 9b and the bottom plate 9a. It is preferable that the height h of the side plate 9b is set to 1/2 or less of the height H of the basket 8, and the current plate 9 covers the half or less of the height H of the basket 8 in FIG. The height h of 9b is set to about 1/3 of the height H of the side surface of the basket 8.

その一方で、焼入れ装置１においては、攪拌ポンプ４を始動させ、羽１０を回転させ整流ガイド６により冷却槽３の底部にある吐出口３ａから上方に向かう冷却液２の流れ（図１の矢印ａ）を作っておく。そして、この冷却槽３の冷却液２に、整流板９を設置したバスケット８を下降させて浸漬する。かくして冷却液２の流れにさらされることによりワーク７は急冷され、硬化する。   On the other hand, in the quenching apparatus 1, the stirring pump 4 is started, the blades 10 are rotated, and the flow of the coolant 2 upwards from the discharge port 3 a at the bottom of the cooling tank 3 by the rectifying guide 6 (arrow in FIG. 1). Make a). Then, the basket 8 provided with the rectifying plate 9 is lowered and immersed in the coolant 2 of the cooling tank 3. Thus, the workpiece 7 is rapidly cooled and hardened by being exposed to the flow of the coolant 2.

このとき、多量のワーク７が収容されたバスケット８の底面部８ａを整流板９で覆った状態で下降させて冷却液２に浸漬するので、冷却槽３の底部である吐出口３ａからバスケット８の底面部８ａに向かって流れる冷却液２をバスケット８の側面側に導くことができる。これにより、バスケット８の底面部８ａの網目を通してバスケット８内に流速の速い冷却液２が入ることに起因して、当該底面部８ａ付近に乱流が発生するのを防ぐことができ、よって各ワーク７に不均一冷却（冷却ムラ）が生じるのを抑制することができる。その結果、ワーク７の焼入れ時に発生する歪を低減することができる。   At this time, the bottom surface 8a of the basket 8 in which a large amount of workpieces 7 are accommodated is lowered while being covered with the rectifying plate 9 and immersed in the cooling liquid 2. The coolant 2 flowing toward the bottom surface portion 8a can be guided to the side surface side of the basket 8. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of turbulent flow in the vicinity of the bottom surface portion 8a due to the coolant 2 having a high flow velocity entering the basket 8 through the mesh of the bottom surface portion 8a of the basket 8. Generation of non-uniform cooling (cooling unevenness) in the work 7 can be suppressed. As a result, it is possible to reduce distortion generated when the workpiece 7 is quenched.

また、整流板９はバスケット８の側面の下部をさらに覆っているので、整流板９の底面板９ａに当たった冷却液２はバスケット８の側面側に導かれた後、側面板９ｂに沿って上部に向かって流れ（図１の矢印ｂ）、側面板９ｂに覆われていない中段付近から横向きに入り（図１の矢印ｃ）、バスケット８の内部を三次元的に冷却していく。これにより、バスケット８の中段付近で起こりやすい液流の滞留を防ぐことができるので、各ワーク７に不均一冷却（冷却ムラ）が生じるのをさらに抑えることができる。   Further, since the rectifying plate 9 further covers the lower portion of the side surface of the basket 8, the coolant 2 hitting the bottom plate 9 a of the rectifying plate 9 is guided to the side surface side of the basket 8 and then along the side plate 9 b. It flows toward the top (arrow b in FIG. 1), enters sideways from the middle stage not covered by the side plate 9b (arrow c in FIG. 1), and cools the inside of the basket 8 three-dimensionally. As a result, the stagnation of the liquid flow that tends to occur in the vicinity of the middle stage of the basket 8 can be prevented, so that the occurrence of uneven cooling (cooling unevenness) in each workpiece 7 can be further suppressed.

急冷が終了すると、比較的低温で加熱する焼き戻し処理が行われる。その後、後工程として研磨処理が行われるが、焼入れ時に発生する歪が低減されているので研磨時間を短くすることができ、さらに、変形が過大なものに施されるサイジング及びクエンチプレスのような追加工程を行う必要がない。   When the rapid cooling is completed, a tempering process of heating at a relatively low temperature is performed. After that, a polishing process is performed as a subsequent process, but since the distortion generated during quenching is reduced, the polishing time can be shortened, and further, such as sizing and quench press applied to excessive deformation There is no need to perform additional steps.

このように、本発明の焼入れ方法では、多量のワーク７が三次元的に収容された網目状のバスケット８の底面部８ａを整流板９で覆った状態で下降させて冷却液２に浸漬するので、整流板９によって冷却槽３の底部からバスケット８の底面部８ａに向かって流れる冷却液２をバスケット８の側面側に導くことができる。これにより、バスケット８内に流速の速い冷却液２が入って乱流が発生するのを防ぐことができ、よって各ワーク７に不均一冷却（冷却ムラ）が生じるのが抑制される。この結果、ワーク７の焼入れ時に発生する歪を低減することができるため、後工程としての研磨処理における研磨取しろを少なくすることができる。このため加工時間が短縮されるとともに、歪が過大な場合に施されるサイジング及びクエンチプレス工程を行う必要がなくなるので、製造コストの低減につながる。   Thus, in the quenching method of the present invention, the bottom surface portion 8a of the mesh-like basket 8 in which a large amount of work 7 is three-dimensionally accommodated is lowered and immersed in the coolant 2 while being covered with the current plate 9. Therefore, the coolant 2 flowing from the bottom of the cooling bath 3 toward the bottom 8 a of the basket 8 can be guided to the side of the basket 8 by the rectifying plate 9. Thereby, it is possible to prevent the cooling liquid 2 having a high flow velocity from entering the basket 8 and to generate a turbulent flow, and thus it is possible to suppress non-uniform cooling (cooling unevenness) in each workpiece 7. As a result, since distortion generated when the workpiece 7 is quenched can be reduced, it is possible to reduce a polishing allowance in a polishing process as a subsequent process. This shortens the processing time and eliminates the need for the sizing and quench pressing steps that are performed when the strain is excessive, leading to a reduction in manufacturing costs.

なお、焼入れ装置１は、前述の実施形態に限らず、本発明の範囲内で適宜変更が可能である。上記実施形態では、冷却液２として油を用いているが、冷却液２は油以外に水、溶融ソルト等を使用することができる。また、攪拌ポンプ４を冷却槽３の片側だけに設けているが、両側に設けてもかまわない。
また、熱処理条件によっては、バスケット８の底面部８ａのみを整流板９によって覆って実施することもできる。 The quenching apparatus 1 is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the present invention. In the above embodiment, oil is used as the cooling liquid 2, but the cooling liquid 2 can use water, molten salt, or the like in addition to oil. Moreover, although the stirring pump 4 is provided only on one side of the cooling tank 3, it may be provided on both sides.
Further, depending on the heat treatment conditions, only the bottom surface portion 8a of the basket 8 may be covered with the rectifying plate 9.

本発明における焼入れ装置を模式的に示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows typically the hardening apparatus in this invention. 図１のバスケット及び整流板を説明する縦断側面図である。It is a vertical side view explaining the basket of FIG. 1, and a baffle plate. 従来の焼入れ装置を模式的に示す縦断断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional hardening apparatus typically. 従来の焼入れ方法でのバスケットにおけるワークの収容状態を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the accommodation state of the workpiece | work in the basket in the conventional hardening method.

符号の説明Explanation of symbols

１ 焼入れ装置
２ 冷却液（油）
３ 冷却槽
４ 攪拌ポンプ
５ ダクト
６ 整流ガイド
７ ワーク（被処理物）
８ バスケット
８ａ 底面部
９ 整流板 1 Quenching device 2 Coolant (oil)
3 Cooling tank 4 Stirring pump 5 Duct 6 Rectification guide 7 Workpiece (object to be treated)
8 Basket 8a Bottom part 9 Current plate

Claims (3)

焼入れ温度に加熱されている複数個のワークを、両端面を上下方向に向けた横置き姿勢で網目状のバスケット内に三次元的に配置し、前記バスケットを下降させて、冷却槽の底部から上方に向かって流れている冷却液に前記ワークを浸漬し急冷することにより硬化させる焼入れ方法であって、
前記冷却槽の底部から前記バスケットの底面部に向かって流れる冷却液を、前記バスケットの側面側に導く整流板で前記バスケットの少なくとも底面部を覆った状態で、前記ワークを前記冷却液に浸漬させることを特徴とする焼入れ方法。 A plurality of workpieces heated to the quenching temperature are three-dimensionally arranged in a mesh-like basket in a horizontally placed posture with both end faces directed vertically, and the basket is lowered from the bottom of the cooling tank. A quenching method in which the workpiece is hardened by being immersed and rapidly cooled in a coolant flowing upward,
The workpiece is immersed in the coolant in a state where at least the bottom surface of the basket is covered with a baffle plate that guides the coolant flowing from the bottom of the cooling tank toward the bottom of the basket to the side of the basket. A quenching method characterized by that. 前記整流板で前記バスケットの側面の下部をさらに覆った状態で前記ワークを前記冷却液に浸漬させる請求項１に記載の焼入れ方法。   The quenching method according to claim 1, wherein the workpiece is immersed in the cooling liquid in a state in which the lower portion of the side surface of the basket is further covered with the current plate. 前記整流板で前記バスケットの側面の高さの１／２以下を覆った状態で前記ワークを前記冷却液に浸漬させる請求項２に記載の焼入れ方法。   The quenching method according to claim 2, wherein the work is immersed in the cooling liquid in a state in which the current plate covers half or less of the height of the side surface of the basket.
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