JP3000838B2 - オーステンパダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法 - Google Patents
オーステンパダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法Info
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Description
ル鋳鉄製歯車の製造方法に関するものである。
用されるオーステンパダクタイル鋳鉄製歯車は、従来、
図4及び図5に示されている製造方法の何れかによって
製造されていた。
は、適宜の球状黒鉛鋳鉄(例えばJIS G 5502
に定められたFCD500)で歯車素材を製造する工程
1と、同素材にボブ切りその他適宜の歯切り方法によっ
て歯切りを行なったのち、歯面をシェービングして仕上
げる工程2と、同工程2により機械加工された歯車に熱
処理(以下ADI処理という)を施す第3工程とからな
っている。
であって、歯車素材をAc3変態点又はAc1変態点以
上の適当な温度(以下第1所定温度という)に加熱して
適当な時間(以下第1所定時間という) 保持すること
によって、素材の地組織をオーステナイト組織にしたの
ち、そのまま変態を阻止して、フェライト及びパーライ
ト生成温度Ar’以下でかつマルテンサイト生成温度A
r”(MS点)以上の適当な温度(以下第2所定温度と
いう)の金属浴又は塩浴に適当な時間(以下第2所定時
間という)浸漬して冷却することにより、素材の地組織
をベーナイト組織とし、その後空中冷却する処理方法で
ある。
度がAr’に近いとやわらかいアッパベーナイト組織と
なり、Ar”に近いと硬いロワベーナイト組織となる。
鉄製歯車の製造方法は、上記工程2において歯切り後シ
ェービングを行なって精密に仕上げられた歯車に熱処理
(ADI処理)が行なわれるので、熱処理に基づく変形
が大きく、精度が悪くなる欠点がある。
と同様の粒状黒鉛鋳鉄で歯車素材を鋳造する工程1’
と、鋳造された歯車素材に上記同様のADI処理を施す
工程2’と、熱処理後の歯車素材にボブ切り等の歯切り
を行ったのちシェービングを行ない歯面の精密仕上げを
行なう機械加工工程3’とからなるものである。
をホブ切り等歯切り加工する際の加工代が極めて大きい
ため、加工硬化を起して被削性が大幅に悪化し、切削極
めて困難又は最悪の場合切削不能となって、実用上許容
し得るコストの範囲内で切削を行なうことが難しい不具
合がある。
及び靭性が優れたオーステンパダクタイル鋳鉄製の歯車
を、高い精度を確保しながら低コストで製作することが
できる製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
成するために創案されたもので、球状黒鉛鋳鉄製の素材
を歯切り加工して歯車粗材を形成する第1の工程、上記
歯車粗材をオーステナイト化のため第1所定温度で第1
所定時間保持し、さらにアッパベーナイト化のため第2
所定温度で第2所定時間保持したのち徐冷する第2の工
程、及び同第2工程の熱処理を行った上記歯車粗材の歯
面をシェービング加工して歯車を形成する第3の工程か
らなることを特徴とするオーステンパダクタイル鋳鉄製
歯車の製造方法を提案するものである。
鉄製の歯車素材にホブ切り等の歯切り加工を行ない歯車
粗材を形成したのち、第2工程として同歯車粗材にAD
I処理が施され、最後の第3工程において歯面のシェー
ビング仕上げ加工が施される。ADI処理前の歯車素材
は被削性が良いので、第1工程の歯切り加工は容易に行
なわれる。歯切り加工後の歯車粗材にADI処理を施す
第2工程において、上記ベーナイト化のための第2所定
温度を通常よりやや高く設定し、オーステナイト化のた
めの第1所定温度に対する温度差を小さくすることによ
って、優れた靭性と高い引張り強度を確保し得るアッパ
ベーナイト組織が生成され、かつ熱処理変形量を十分小
さくすることができる。第3工程において歯車歯面のシ
ェービング仕上げが行なわれ、このときシェービング仕
上げ代は第1工程の歯切り加工の仕上げ代と第2工程の
熱処理変形量とを加算したものとなるが、上記のように
熱処理変形量が小さく抑制されるので、シェービング加
工が円滑に行なわれて高精度の歯車が得られる。
て具体的に説明する。先づ図1の工程図において、符号
10は本発明方法の製造工程を総括的に示し、12は鋳
造された歯車素材、14は歯車素材12にホブ切り等歯
切り加工を行なう第1工程、16は歯切りを行なった歯
車粗材にADI処理を施す第2工程、18はADI処理
を行った歯切りずみの歯車の歯面にシェービング仕上げ
を施す第3工程を示し、20は所望によりシェービング
仕上ずみの歯車の歯面にショットピーニングを行なう第
4工程を示す。
鉄、好ましくは、JIS G 5502に定められたF
CD700によって製造される。鋳放し状態での歯車素
材12は、通常、粒状黒鉛と、主として黒鉛の周りに析
出したフェライトと、パーライトとからなるミクロ組織
を有し、引張り強さσBが略60〜70kg/mm2、
硬度HBが250程度で、切削性が優れている。
においてホブ切り等歯切り加工が行なわれるが、歯車素
材が鋳放し状態で熱処理が行なわれる以前に歯切り加工
されるので、加工は円滑容易に行なわれ、歯車粗材が形
成される。
て図2の温度−処理時間線図にしたがい第2工程のAD
I処理が行なわれる。即ち、上記歯車粗材は、先ずA1
点以上の第1所定温度T1(830℃〜900℃の温度
領域内で適宜に設定される)まで加熱され、この温度T
1に第1所定時間h1(例えば1時間)保持される。図
示の場合、歯車粗材は室温から第1所定温度T1に達す
るまで0.5時間を費して徐々に昇温される。第1所定
温度T1で第1所定時間保持することによって、歯車粗
材のフェライト及びパーライトとからなる地組織がオー
ステナイト組織となる。
組織になった歯車粗材は、変態を阻止してそのままフェ
ライト及びパーライト生成温度Ar’以下でかつマルサ
イト生成温度Ar”(MS)以上の第2所定温度T
2(例えばAr’に近い370℃)に保持された金属浴
又は塩浴中に第2設定時間h2(例えば1h) 浸漬さ
れ冷却されたのち、浴から取り出されて空中放冷され
る。上記第2所定温度T2で第2設定時間h2保持する
ことによって、歯車粗材の地組織は、アッパベーナイト
組織に変化し、鋼材なみの靭性を具え、かつ引張り強さ
σB=90〜110kg/mm2、硬度Ha=300前
後の優れた機械的性質が得られる。上記塩浴の一例とし
て、硝酸カリ及び硝酸ナトリウムの混合塩であって溶融
点が約140℃、密度(300℃にて)1.8g/cm
3、使用温度領域160゜〜550℃のものが有利に使
用される。
シェービング仕上げが行なわれ、JIS規格で2級から
3級以上の高精度歯車が得られる。上記シェービングの
仕上げ代は、勿論第1工程の歯切り加工後に残っている
仕上げ代と、第2工程のADI処理によって生起する熱
処理変形とを加算したものとなるが、上記のようにAD
I処理に当って第1所定温度T1でのオーステナイト化
処理に続き、急冷してベーナイト組織とする第2所定温
度T2をAr’に近い温度として、第1所定温度T1と
の差を小さくすることによって、歯車素材の残留応力を
小さくし変形量を低減することができる。特に、鋳放し
地組織中のフェライト率が低くパーライト組織が多いF
CD600〜FCD700からなる歯車素材の場合、上
記第1所定温度T1でのオーステナイト化に当って、フ
ェライト組織からオーステナイト組織への変態に伴う体
積増加率より、パーライト組織からオーステナイト組織
への変態に伴う体積増加率が十分小さいので、ADI処
理に際しての熱処理変形量を一層小さく抑制することが
できる。これらの結果、上記シェービング仕上げ代を
0.05〜0.1mmの範囲に収めることができ、この
範囲の仕上げ代であれば、シェービング工具の耐久性を
損なうことなく、優れた生産性を確保しながら、従って
低コストで高精度の歯車を得ることができる。なお、こ
の仕上げ加工により、表面に加工硬化による残留応力が
発生し耐ピッチング性が向上し歯車の疲労強度が向上す
る。従って、この歯車を例えば車両用エンジンのタイミ
ングギヤに採用した場合、鋳鉄本来の優れたダンピング
特性と、高精度とが相俟って、噛合い騒音を効果的に低
減し得る利点がある。
車の歯面に必要に応じて、第4工程のショットピーニン
グが行なわれる。ショットピーニングは、歯面の精度を
下げることなく表面硬度を増大させて耐摩耗性の向上及
び疲労強度の向上を達成し得る加工度とし、好ましくは
アークハイト0.15〜0.30mmの範囲とする。ま
たこの際、歯元以外の噛合い歯面に適宜のマスキングを
施し、特に疲労強度が必要な歯元部分のみにショットピ
ーニングを施すこともできる。
加工を行なう前に、必要に応じ、歯車素材12に予備焼
準(以下N処理という)を行なうことができる。上記N
処理は、図3に示されているように、歯車素材12を変
態点A1以上の適宜温度T3(例えば860℃)に加熱
して10分以上1時間程度の適宜時間h3(例えば1時
間)保持したのち冷却して歯車素材の歪み、残留応力を
除去するものであり、この処理を行なうことによって上
記第1工程の歯切り加工の切削性を一層向上することが
できる。また、この処理を施すことによって、地組織中
のフェライト組織がオーステナイト組織に変態し、冷却
により殆んどすべてパーライト組織となるので、歯切り
加工後のADI処理(第2工程)における熱処理変形を
一層小さくすることができる。このことは、既に説明し
たように上記ADI処理に当って、歯車素材12の地組
織に相当量含まれているフェライト組織がオーステナイ
ト組織に変態する際の体積増加量が大きく、上記N処理
により地組織中のフェライト組織を予めパーライト組織
を変化させておくことによって、ADI処理ではパーラ
イト組織がオーステナイト組織に変態することとなり、
体積変化量を小さく抑制し得ることに基因するものであ
る。この結果、第3工程のシェービング加工における仕
上げ代をさらに小さくすることができ、加工速度を上げ
加工コストを一層低減し得る追加の利点がある。
パダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法は、球状黒鉛鋳鉄製
の素材を歯切り加工して歯車粗材を形成する第1の工
程、上記歯車粗材をオーステナイト化のため第1所定温
度で第1所定時間保持し、さらにアッパベーナイト化の
ため第2所定温度で第2所定時間保持したのち徐冷する
第2の工程、及び同第2工程の熱処理を行った上記歯車
粗材の歯面をシェービング加工して歯車を形成する第3
の工程からなることを特徴とし、靭性及び引張り強度が
優れ、かつ高精度のダクタイル鋳鉄製歯車を安価に提供
し得る利点がある。
ある。
ある。
理を示す線図である。
フローチャートである。
示すフローチャートである。
Claims (1)
- 【請求項1】 球状黒鉛鋳鉄製の素材を歯切り加工して
歯車粗材を形成する第1の工程、上記歯車粗材をオース
テナイト化のため第1所定温度で第1所定時間保持し、
さらにアッパベーナイト化のため第2所定温度で第2所
定時間保持したのち徐冷する第2の工程、及び同第2工
程の熱処理を行った上記歯車粗材の歯面をシェービング
加工して歯車を形成する第3の工程からなることを特徴
とするオーステンパダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5339108A JP3000838B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | オーステンパダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5339108A JP3000838B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | オーステンパダクタイル鋳鉄製歯車の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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1993
- 1993-11-22 JP JP5339108A patent/JP3000838B2/ja not_active Expired - Fee Related
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