JP2018090858A - Heat processing furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用部品や機械部品等のワークの熱処理を行う熱処理炉に関する。 The present invention relates to a heat treatment furnace for performing heat treatment of workpieces such as automobile parts and machine parts.
熱処理の一例である浸炭処理を行う炉として特許文献1や特許文献2に記載された真空浸炭炉がある。特許文献1の真空浸炭炉では、炉殻の内面に対向するように断熱材が設けられ、その断熱材を貫通するようにしてワークを支持する支持部材(炉床)が炉殻に取り付けられている。その支持部材の上端部にはトレイまたはバスケットに積載されたワークが配置されている。特許文献2の真空浸炭炉も同様に、炉殻の内面に沿って断熱材が設けられ、その断熱材を貫通するように設けられた架台が炉殻に接するように取り付けられている。ワークはその架台の上に配置されている。従来の炉では、ワークがこのように支持された状態で加熱処理や浸炭処理等が行われている。
There are vacuum carburizing furnaces described in
各ワークの熱処理後の品質ばらつきを抑えるためには、各ワークの熱処理中の処理条件が同一となることが望ましい。例えば熱処理中の各ワークへの入熱量を均一にして温度ばらつきを抑えることができれば、ワークの熱処理品質のばらつきも抑えることができる。 In order to suppress the quality variation after the heat treatment of each workpiece, it is desirable that the treatment conditions during the heat treatment of each workpiece are the same. For example, if the amount of heat input to each workpiece during heat treatment can be made uniform and temperature variations can be suppressed, variations in the heat treatment quality of the workpieces can also be suppressed.
しかしながら、従来の炉では、ワークを支持する支持部材が炉殻に接触するように取り付けられているために、支持部材を介した熱伝導による熱逃げが生じていた。これに伴い、治具上の支持部材近傍に配置されたワークと、その他の部分に配置されたワークで入熱量が互いに異なり、ワークごとに温度ばらつきが生じていた。これにより、同一ロットで熱処理される各ワークの熱処理品質にばらつきが生じていた。 However, in the conventional furnace, since the support member that supports the workpiece is attached so as to contact the furnace shell, heat escape due to heat conduction through the support member has occurred. Accordingly, the amount of heat input is different between the workpieces arranged in the vicinity of the support member on the jig and the workpieces arranged in other portions, and temperature variation occurs between the workpieces. As a result, the heat treatment quality of each workpiece heat-treated in the same lot varied.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱処理中のワークの温度ばらつきを抑制してワークの熱処理品質のばらつきを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress the variation in the heat treatment quality of the workpiece by suppressing the temperature variation of the workpiece during the heat treatment.
上記課題を解決する本発明は、ワークの熱処理を行う熱処理炉であって、炉内に設けられる第1の断熱材と、前記ワークを支持する支持部材とを備え、前記支持部材の炉殻側端部が前記第1の断熱材を貫通せずに該第1の断熱材に支持されていることを特徴としている。 The present invention for solving the above problems is a heat treatment furnace for heat-treating a workpiece, comprising a first heat insulating material provided in the furnace, and a support member for supporting the workpiece, the furnace shell side of the support member The end portion is supported by the first heat insulating material without penetrating the first heat insulating material.
本発明に係る熱処理炉によれば、ワークを支持する支持部材を介した熱逃げが抑制される。これにより、熱処理中のワークの温度ばらつきを抑制することができる。 According to the heat treatment furnace according to the present invention, heat escape via the support member that supports the workpiece is suppressed. Thereby, the temperature variation of the workpiece | work during heat processing can be suppressed.
本発明によれば、熱処理中のワークの温度ばらつきを抑制してワークの熱処理品質のばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the variation in the heat treatment quality of the workpiece by suppressing the temperature variation of the workpiece during the heat treatment.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態では熱処理炉として真空浸炭炉を例に挙げて説明する。図1に示すように、本実施形態に係る真空浸炭炉1は、真空チャンバー2と、ワークWが収容される断熱材ケース3と、断熱材ケース3の内側に設けられた第1の断熱材11と、トレイ状の治具Jが載せられる奥行き方向D2(図1の紙面垂直方向)に延伸するレール20と、レール20および治具Jを介してワークWを下方から支持する支持部材4を備えている。複数のワークWが載せられた治具Jは、レール20上を奥行き方向D2にスライド移動するようにして搬送される。
In this embodiment, a vacuum carburizing furnace will be described as an example of the heat treatment furnace. As shown in FIG. 1, a vacuum carburizing
断熱材ケース3は直方体状に形成され、素材として例えばSUS310S、SUS304、SS400等の金属が用いられる。断熱材ケース3は、炉殻2aに設けられた搬入口(不図示)から搬入され、炉底に設けられた受け台5に載せられる。受け台5は板状部材やローラー等で構成される。
The heat insulating
第1の断熱材11は、断熱材ケース内の側壁部3a、底部3bおよび天井部3cの内面に沿って配置されている。以下の説明では、断熱材ケース側壁部3aに配置された第1の断熱材11を側壁部断熱材11a、断熱材ケース底部3bに配置された第1の断熱材11を底部断熱材11b、断熱材ケース天井部3cに配置された第1の断熱材11を天井部断熱材11cと称す。なお、第1の断熱材11としては熱伝導を遮断し、断熱効果を得ることができればよく、例えば耐熱レンガ、セラミックボード、セラミックファイバー、真空断熱材、多孔質断熱材等が用いられる。
The 1st
断熱材ケース3には、一方の側壁部3aから挿入されるようにして断熱材ケース3の幅方向D1に延びるヒーター6が設けられている。ヒーター6はワークWの上方および下方にそれぞれ配置され、断熱材ケース3の一方の側壁部3a(図1中の右側の側壁部)および側壁部断熱材11aを貫通し、他方の側壁部断熱材11aに先端部が埋設されるようにして固定されている。ヒーター6はU字状のものであり、平面視において治具Jに載せられた各ワークWを覆うように断熱材ケース3の奥行き方向D2に沿って複数本設置されている。また、断熱材ケース3の他方の側壁部3a(図1中の左側の側壁部)には、断熱材ケース内の温度を測定する熱電対7が設けられている。熱電対7は、炉殻2a、断熱材ケース3の側壁部3aおよび側壁部断熱材11aを貫通するようにして固定されている。熱電対7は断熱材ケース3を炉内に搬入した後で挿入される。なお、図1中のヒーター6は図面の簡略化のために二点鎖線で示している。
The
ワークWを支持する支持部材4は、鉛直方向に延びるように形成され、断面形状は図2に示すように方形状となっている。また、支持部材4は所定の間隔で複数配置されている。支持部材4の素材としては例えばSUS310S等の金属や、SCH24等の耐熱鋼、WやMo等の耐熱金属が用いられる。なお、治具Jの形状はトレイ状に限定されることはなく、バスケット状の治具や、階層状にワークWが載せられる多段式の治具であっても良い。また、支持部材4の本数も特に限定されない。
The
各支持部材4の下端部には、底部断熱材11bに面接触することで支持部材4と底部断熱材11bとの接触面積を増加させる端部プレート8が設けられている。端部プレート8の素材としては例えばSUS310S等の金属や、SCH24等の耐熱鋼、WやMo等の耐熱金属が用いられる。端部プレート8には座ぐりが形成されており、支持部材4の下端部に固定されたピン9がその座ぐりに嵌め込まれることで、支持部材4と端部プレート8とが着脱自在に固定されている。
An
底部断熱材11bの上面部には端部プレート8のサイズに合わせて複数の凹部が形成され、端部プレート8はその凹部内の底面に接している。このように各支持部材4の下端部に端部プレート8が設けられていることで、ワークWや治具J、レール20の重量を面で受けることが可能となる。これにより、治具Jの支持姿勢を安定させることができると共に、底部断熱材11bの割れ等の発生を抑制することができる。また、端部プレート8を底部断熱材11bの凹部内に設ける構成であるため、端部プレート8の設置時の位置決めを容易に行うことができる。なお、ワークWや治具J等の重量、支持部材4の本数および底部断熱材11bの強度等に応じ、支持部材4の下端部に端部プレート8を設けてなくても良い。例えば支持部材4の本数が多ければ、ワークWや治具J、レール20の重量が分散して底部断熱材11bに伝わるため、端部プレート8を設けなくても底部断熱材11bの割れが起きにくくなる。また、本実施形態では、底部断熱材11bに凹部を設けることとしたが、支持部材4の下端部に凹部を設け、底部断熱材11bの上面部に凸部を設けて嵌合してもよい。
A plurality of recesses are formed in the upper surface portion of the bottom
図1、図2に示すように断熱材ケース3の底部3bには、底部断熱材11bの他に、支持部材4の端部プレート8の上面を覆う第2の断熱材12が設けられている。第2の断熱材12は、断熱材ケース3の奥行き方向D2に沿って長くなっており、奥行き方向D2に並ぶ一群の各支持部材4を1枚の断熱材で覆っている。第2の断熱材12には支持部材4の形状に合わせた開口部12aが形成されている。第2の断熱材12を端部プレート8に配置する際には、支持部材4を底部断熱材11bに設置した後、第2の断熱材12の開口部12aを支持部材4に通すようにして端部プレート8の上面に第2の断熱材12を載せる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第2の断熱材12が設けられることによりヒーター6の輻射熱を反射する端部プレート8の上面を覆うことになり、各ワークWへの入熱量のばらつきを抑制することができる。また、第2の断熱材12が設けられていることで、底部断熱材11bの熱収縮による変形を抑えることができ、ワークWとヒーター6の位置のばらつきを抑えることができる。それにより各ワークWへの入熱量のばらつきを抑制することができる。さらにまた、第2の断熱材12が設けられていることで、底部断熱材11bのスーティングを抑えることができ、底部断熱材11bの補修頻度を低くできる。その結果、支持部材4を底部断熱材11bの上面に配置したまま炉内を補修することが可能となるため、補修作業効率を上げることができる。第2の断熱材12を設けることは必須ではないが、ワークWの温度ばらつきを抑制する観点からは第2の断熱材12を設けることが好ましい。なお、第2の断熱材12としては熱伝導を遮断し、断熱効果を得ることができればよく、例えば耐熱レンガ、セラミックボード、セラミックファイバー、真空断熱材、多孔質断熱材等が用いられる。また、底部断熱材11bには硬くて圧縮強度と加工精度が高い断熱材を用い、第2の断熱材12には底部断熱材11bより断熱性に優れた断熱材を用いる等、第2の断熱材12と第1の断熱材11の材質は異なっていてもよい。これにより、ワークWや治具J、レール20の自重を支える底部断熱材11bの割れが発生し難くなると共に、第2の断熱材12により十分な断熱性を確保することができる。
By providing the second
本実施形態では、断熱材ケース3の底部3bにおいて、底部断熱材11bの上面の、第2の断熱材12が設けられていない部分に第3の断熱材13が設けられている。第3の断熱材13は、第2の断熱材12と側壁部断熱材11aとの隙間を埋めるように敷き詰められ、第3の断熱材13の上面と第2の断熱材12の上面が同一(略同一を含む)の高さとなるように配置されている。このような第3の断熱材13が設けられることで、ワーク下方におけるヒーター6と断熱材の距離が一定となり、各ワークWをより均一に加熱することができる。第3の断熱材13を設けることは必須ではないが、ワークWの温度ばらつきを抑制する観点からは第3の断熱材13を設けることが好ましい。なお、第3の断熱材13としては熱伝導を遮断し、断熱効果を得ることができればよく、例えば耐熱レンガ、セラミックボード、セラミックファイバー、真空断熱材、多孔質断熱材等が用いられる。また、第3の断熱材13と第2の断熱材12とが一体に形成されていても良い。
In the present embodiment, in the bottom 3b of the heat insulating
本実施形態に係る真空浸炭炉1は以上のように構成されている。なお、説明は省略しているが、真空浸炭炉1は、断熱材ケース内に処理ガスを供給するガスインレットや、炉内を真空排気する排気管および真空ポンプ等の真空浸炭処理の実施に必要な構成を備えている。
The
本実施形態の真空浸炭炉1によれば、ワークWを下方から支持する支持部材4の下端部が底部断熱材11bに接触した状態で熱処理が実施される。換言すると、支持部材4の下端部が断熱材ケース3や炉殻2aに接触していない状態で熱処理が実施される。これにより、ワークWの加熱処理や浸炭処理といった熱処理中において支持部材4を介した熱伝導による熱逃げが抑制され、各ワークWの温度ばらつきを抑制することが可能となる。その結果、各ワークWの熱処理品質のばらつきを抑制することができる。
According to the
なお、本実施形態では、第1の断熱材11に凹部内底面を設け、その凹部内底面にワークWの支持部材4を接触させることとしたが、第1の断熱材11に凹部を設けず、第1の断熱材11の上面にワークWの支持部材4を接触させることにしても良い。また、ワークWの個数も限定されない。例えば、サイズの大きなワークWを浸炭処理する場合、支持部材4を介して熱逃げが発生する従来の浸炭炉では、1つのワークWの中でも部位ごとに浸炭ばらつきが生じる。一方、本実施形態のような浸炭炉であれば、そのようなワークWを浸炭処理する場合でも熱逃げ抑制の効果が得られるため、ワークWの部位ごとの浸炭ばらつきを抑制することができる。
In the present embodiment, the first
また、本実施形態では、ワークWの支持構造として支持部材4の上端部がレール20の下面に接し、支持部材4の下端部が底部断熱材11bに接するように構成したが、ワークWの支持構造はこれに限定されない。ワークWを一定時間、熱処理領域に保持しておくことができれば他の支持構造であっても良い。即ち、支持部材4の端部(上記実施形態ではワーク側端部4aと炉殻側端部4b)のうち、炉殻側端部4bが、第1の断熱材11を貫通せず、断熱材ケース3との間に第1の断熱材11が介在するように支持されていれば、他の支持構造であっても支持部材4を介した熱逃げを抑制することができる。また、支持部材4の炉殻側端部4bと断熱材ケース3との間に第1の断熱材11が介在していることにより、外乱の影響も受けにくくなり、熱処理品質を向上させることができる。
In the present embodiment, the support structure of the workpiece W is configured such that the upper end portion of the
また、本実施形態では、炉内にワークWを収容する断熱材ケース3を設ける構成としたが、図3のように断熱材ケース3を設けない構成としても良い。このような構成であっても、ワークWを支持する支持部材4が炉殻2aに接触しない構成、即ち、支持部材4の炉殻側端部4bと炉殻2aとの間に第1の断熱材11が介在する構成であれば、支持部材4を介した熱逃げの抑制や外乱の影響を受けにくいといった効果を得ることができる。ただし、例えば断熱材の補修作業が必要になった場合、炉殻内面に断熱材を配置する構成の炉では、断熱材の補修作業の実施中に炉を使用することができず、生産性が低下することになる。一方、断熱材ケース3を設ける構成の炉では、1つの断熱材ケース3の補修作業中に他の断熱材のケースを用いて熱処理を行うことができ、生産性の低下を抑えることが可能となる。この観点からは断熱材ケース3を設けることが好ましい。
Moreover, in this embodiment, although it was set as the structure which provides the heat insulating
また、本実施形態では、断熱材ケース3の奥行き方向D2に並ぶ一群の支持部材4を1枚の第2の断熱材12で覆うこととしたが、例えば図4に示すように複数枚の第2の断熱材12で覆うことにしても良い。複数枚の第2の断熱材12を設けることで、開口部12aの位置精度が低くても、各第2の断熱材12を支持部材4に通すことができる。これにより、第2の断熱材12の設置時の作業効率が向上する。さらに、ワークWと第2の断熱材12との間にワークWを加熱するヒーター6が配置される場合、ヒーター6の素線間の間隔に合わせて第2の断熱材12を、ヒーター6の素線間を通過可能な形状にすることが好ましい。これにより、着脱自在に固定された支持部材4を取り外した後に第2の断熱材12を持ち上げ、傾けることでヒーター6の素線間を通して抜き取ることが可能となる。これにより、ヒーター6を取り外すことなく、第2の断熱材12の補修作業を行うことができる。
Further, in the present embodiment, it is assumed that covering a group of
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
本発明は、真空浸炭炉に適用することができる。また、本発明は、真空浸炭炉以外にも、ガス浸炭等の他の方法で浸炭処理する浸炭炉や、ガス窒化処理やガス軟窒化処理等を行う窒化処理炉に適用することもできる。即ち、本発明は、ワークの加熱を要する熱処理を行う熱処理炉に適用することができる。 The present invention can be applied to a vacuum carburizing furnace. In addition to the vacuum carburizing furnace, the present invention can also be applied to a carburizing furnace that performs carburizing by other methods such as gas carburizing, and a nitriding furnace that performs gas nitriding or gas soft nitriding. That is, the present invention can be applied to a heat treatment furnace that performs heat treatment that requires heating of a workpiece.
1 真空浸炭炉
2 真空チャンバー
2a 炉殻
3 断熱材ケース
3a 断熱材ケースの側壁部
3b 断熱材ケースの底部
3c 断熱材ケースの天井部
4 支持部材
4a 支持部材のワーク側端部
4b 支持部材の炉殻側端部
5 受け台
6 ヒーター
7 熱電対
8 端部プレート
9 ピン
11 第1の断熱材
11a 側壁部断熱材
11b 底部断熱材
11c 天井部断熱材
12 第2の断熱材
12a 第2の断熱材の開口部
13 第3の断熱材
20 レール
D1 断熱材ケースの幅方向
D2 断熱材ケースの奥行き方向
J 治具
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (6)
炉内に設けられる第1の断熱材と、
前記ワークを支持する支持部材とを備え、
前記支持部材の炉殻側端部が前記第1の断熱材を貫通せずに該第1の断熱材に支持されている、熱処理炉。 A heat treatment furnace for heat treating a workpiece,
A first heat insulating material provided in the furnace;
A support member for supporting the workpiece,
A heat treatment furnace in which a furnace shell side end portion of the support member is supported by the first heat insulating material without penetrating the first heat insulating material.
前記支持部材の下端部に、前記第1の断熱材に面接触する端部プレートが設けられている、請求項1又は2に記載の熱処理炉。 The support member is provided to support the workpiece from below,
The heat treatment furnace according to claim 1, wherein an end plate that is in surface contact with the first heat insulating material is provided at a lower end portion of the support member.
前記第1の断熱材は前記断熱材ケースの内側に設けられている、請求項1〜5のいすれか一項に記載の熱処理炉。 Comprising a heat insulating material case in which the workpiece is accommodated;
The heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein the first heat insulating material is provided inside the heat insulating material case.
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