JP5595017B2 - Heat treatment method for plate workpiece - Google Patents

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Description

本発明は、金属製の板状ワークを熱処理する熱処理方法に関する。   The present invention relates to a heat treatment method for heat treating a metal plate workpiece.

所望の機械的特性を得るために、金属製の板状ワークに熱処理（例えば、焼入れ、焼戻し、焼鈍し等）することが行われている。例えば、機械部品の一種である皿ばねでは、所望のばね性能となる機械的硬度を得るために、焼入れ、焼戻し等の熱処理が行われる。このような熱処理には、通常、加熱炉（バッチ式、連続式）が用いられている（例えば、特許文献１）。   In order to obtain desired mechanical properties, a metal plate workpiece is subjected to heat treatment (for example, quenching, tempering, annealing, etc.). For example, in a disc spring which is a kind of mechanical component, heat treatment such as quenching and tempering is performed in order to obtain mechanical hardness that achieves desired spring performance. A heating furnace (batch type, continuous type) is usually used for such heat treatment (for example, Patent Document 1).

特開２０００−２７９１５号公報JP 2000-27915 A

加熱炉を用いて熱処理する方法は、一度に大量のワークを処理できる反面、ワークの昇温に時間を要し、熱処理時間が長くなる。その結果、設備が大型化して、立上げに時間がかかるためランニングコストが増加し、あるいは、炉内のワークの位置によってワークの温度が異なり、その特性（硬度等）にばらつきが生じる場合がある。そこで、本願発明者らは、短時間でワークを昇温可能な熱処理方法として、電磁誘導加熱による熱処理方法を提案している（特願２００９−２６８４１１）。しかしながら、電磁誘導加熱を利用する熱処理方法では、ワークを短時間に加熱することができる反面、ワークを１個ずつ処理しなければならないため、生産性が低いという問題がある。   Although the method of performing heat treatment using a heating furnace can process a large amount of workpieces at one time, it takes time to raise the temperature of the workpiece, and the heat treatment time becomes longer. As a result, the equipment becomes larger and it takes time to start up, so the running cost increases, or the temperature of the workpiece varies depending on the position of the workpiece in the furnace, and the characteristics (hardness, etc.) may vary. . Therefore, the inventors of the present application have proposed a heat treatment method using electromagnetic induction heating as a heat treatment method capable of raising the temperature of a workpiece in a short time (Japanese Patent Application No. 2009-268411). However, the heat treatment method using electromagnetic induction heating can heat workpieces in a short time, but has a problem of low productivity because the workpieces must be processed one by one.

本願は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、生産性の高い電磁誘導加熱によるワーク熱処理方法を提供することを目的とする。   The present application has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a work heat treatment method by electromagnetic induction heating with high productivity.

本願は、貫通孔を有する金属製の板状ワークを熱処理する方法に関する。この板状ワークは、貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能となっている。この熱処理方法は、貫通孔の位置が一致するように複数のワークを積層する積層工程と、積層された複数のワークの各貫通孔を貫くように設置されたコアに交番磁束を発生させることで、各ワークの電流経路に電流を誘導してワークを加熱する加熱工程と、を有している。   The present application relates to a method for heat-treating a metal plate-shaped workpiece having a through hole. The plate-like workpiece can form a current path that makes a round around the through hole. This heat treatment method includes a laminating step of laminating a plurality of workpieces so that the positions of the through holes coincide with each other, and generating an alternating magnetic flux in a core installed so as to penetrate each through hole of the laminated plurality of workpieces. And a heating step of heating the workpiece by inducing current in the current path of each workpiece.

この熱処理方法では、貫通孔の位置が一致するように複数のワークを積層し、その積層した複数のワークの各貫通孔を貫くようにコアを設置し、そのコアに交番磁束を発生させる。これによって、複数のワークに同時に誘導電流が流れ、複数のワークを同時に熱処理することができる。このため、生産性を向上することができる。   In this heat treatment method, a plurality of workpieces are stacked so that the positions of the through holes coincide with each other, a core is installed so as to penetrate each through hole of the stacked plurality of workpieces, and an alternating magnetic flux is generated in the core. Thereby, an induced current flows through a plurality of workpieces simultaneously, and the plurality of workpieces can be heat-treated at the same time. For this reason, productivity can be improved.

上記の熱処理方法において、加熱工程では、ワークの磁気変態点以下の温度範囲内でワークを加熱することが好ましい。熱処理温度をワークの磁気変態点以下とすることで、ワークの磁気特性が安定した状態で熱処理を行うことができる。   In the above heat treatment method, in the heating step, it is preferable to heat the workpiece within a temperature range below the magnetic transformation point of the workpiece. By setting the heat treatment temperature to be equal to or lower than the magnetic transformation point of the workpiece, the heat treatment can be performed in a state where the magnetic properties of the workpiece are stable.

また、上記の熱処理方法は、平面視するとリング状の板材であるワークの熱処理に好適に用いることができる。この場合、ワークの貫通孔の寸法が３０〜３９５ｍｍであり、その外径が３５〜４００ｍｍであり、その板厚が１〜１００ｍｍであり、その板幅が２．２５〜５６．２５ｍｍであるときは、コアに発生させる交番磁束の周波数を５０〜１０００Ｈｚとすることが好ましい。このような条件でリング状のワークを加熱することで、ワークを短時間で加熱することができ、生産性をより向上することができる。   In addition, the above heat treatment method can be suitably used for heat treatment of a workpiece that is a ring-shaped plate material in plan view. In this case, when the dimension of the through hole of the workpiece is 30 to 395 mm, the outer diameter is 35 to 400 mm, the plate thickness is 1 to 100 mm, and the plate width is 2.25 to 56.25 mm The frequency of the alternating magnetic flux generated in the core is preferably 50 to 1000 Hz. By heating the ring-shaped workpiece under such conditions, the workpiece can be heated in a short time, and the productivity can be further improved.

上記の熱処理方法では、複数のワークを積層した状態で加熱するため、積層されたワークのうち上端側及び下端側のワークからは熱が逃げ易く、中央のワークには熱がこもり易くなる。このため、各ワークへの入熱量が等しいと、加熱時間が経過するのに伴って上端側及び下端側のワークと中央のワークとの間に温度差が生じる。ワーク間で温度差が生じると、ワーク間で熱処理条件が異なることとなる。本願発明者らの研究によると、交番磁束の周波数が高くなるほど、上端側及び下端側のワークが中央のワークより加熱され易くなることが判明した。そこで、上記の熱処理方法では、加熱工程が、ワークの温度が時間の経過に伴って上昇する昇温工程と、昇温工程によって昇温したワークをその温度で保持する保持工程を有することができる。この場合に、昇温工程における交番磁束の周波数ｆ１が、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２より低いことが好ましい。昇温工程でも交番磁束の周波数を高くして上端側及び下端側のワークを中央のワークより加熱してもよいが、交番磁束の周波数が高いとワークの昇温に時間がかかるため、交番磁束の周波数を低くして、ワークを短時間で加熱する。一方、保持工程は、各ワークの温度が上昇した後に行われる工程であり、各ワークを同一条件で加熱すると、各ワークに温度差が生じ易い。このため、保持工程では、交番磁束の周波数を高くすることで、上端側及び下端側のワークが中央のワークよりもより加熱される。これによって、積層された複数のワーク間に温度差が生じることを抑制することができる。   In the above heat treatment method, heating is performed in a state where a plurality of workpieces are stacked, so that heat easily escapes from the upper end side and lower end side workpieces of the stacked workpieces, and heat tends to accumulate in the central workpiece. For this reason, if the amount of heat input to each workpiece is equal, a temperature difference occurs between the upper and lower workpieces and the central workpiece as the heating time elapses. When a temperature difference occurs between the workpieces, the heat treatment conditions differ between the workpieces. According to the study by the present inventors, it has been found that the work on the upper end side and the lower end side is more easily heated than the center work as the frequency of the alternating magnetic flux increases. Therefore, in the above heat treatment method, the heating step can include a temperature raising step in which the temperature of the workpiece rises with time, and a holding step for holding the workpiece heated in the temperature raising step at that temperature. . In this case, the frequency f1 of the alternating magnetic flux in the temperature raising step is preferably lower than the frequency f2 of the alternating magnetic flux in the holding step. Even in the temperature raising process, the frequency of the alternating magnetic flux may be increased to heat the upper end and lower end workpieces from the center workpiece. However, if the frequency of the alternating magnetic flux is high, it takes time to heat up the workpiece. The workpiece is heated in a short time with a low frequency. On the other hand, a holding process is a process performed after the temperature of each workpiece | work rises, and when each workpiece | work is heated on the same conditions, it will be easy to produce a temperature difference in each workpiece | work. For this reason, in a holding process, the work of an upper end side and a lower end side is heated more than the work of a center by making the frequency of an alternating magnetic flux high. Thereby, it can suppress that a temperature difference arises between several laminated | stacked workpiece | work.

上記の熱処理方法の加熱工程においては、積層された複数のワークが、その積層方向に０．４〜１．０ＭＰａの圧力が作用した状態で保持されることが好ましい。交番磁束の周波数を低くした場合、積層されたワークが振動し、騒音が発生する。このため、積層されたワークに圧縮方向の圧力を作用させることで、ワークの振動を抑制し、騒音を抑えることができる。   In the heating step of the heat treatment method described above, it is preferable that the plurality of stacked workpieces are held in a state where a pressure of 0.4 to 1.0 MPa is applied in the stacking direction. When the frequency of the alternating magnetic flux is lowered, the stacked workpieces vibrate and generate noise. For this reason, the pressure of a compression direction is made to act on the laminated | stacked workpiece | work, the vibration of a workpiece | work can be suppressed and a noise can be suppressed.

本実施形態に用いられる加熱装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the heating apparatus used for this embodiment. 加熱装置へのワーク（皿ばね）の設置状態を説明するための図。The figure for demonstrating the installation state of the workpiece | work (disc spring) to a heating apparatus. 本実施形態の加熱対象である皿ばねを説明するための図。The figure for demonstrating the disk spring which is the heating object of this embodiment. 皿ばねが重ね合わされた状態を示す図。The figure which shows the state with which the disc spring was piled up. 防風壁の一例を示す図。The figure which shows an example of a windbreak wall. 防風壁の他の例を示す図。The figure which shows the other example of a windbreak wall. 交番磁束の周波数とワークが４８０℃に到達するまでの時間との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the frequency of an alternating magnetic flux, and time until a workpiece | work reaches 480 degreeC. 交番磁束の周波数が６０Ｈｚのときの各皿ばね（１番目，８番目，１５番目）の温度の経時変化を示すグラフ。The graph which shows the time-dependent change of the temperature of each disc spring (1st, 8th, 15th) when the frequency of an alternating magnetic flux is 60 Hz. 交番磁束の周波数が３００Ｈｚのときの各皿ばね（１番目，８番目，１５番目）の温度の経時変化を示すグラフ。The graph which shows the time-dependent change of the temperature of each disc spring (1st, 8th, 15th) when the frequency of an alternating magnetic flux is 300 Hz.

本発明を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態の熱処理方法を実行するための加熱装置１０の概略構成について説明する。図１に示すように、加熱装置１０は、第１鉄心１２と第２鉄心１６と第３鉄心１４を備えている。各鉄心１２，１４，１６は、積層された電磁鋼板によって構成されており、その断面は矩形状となっている。   An embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the heating apparatus 10 for performing the heat treatment method of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the heating device 10 includes a first iron core 12, a second iron core 16, and a third iron core 14. Each iron core 12, 14, and 16 is comprised by the laminated electromagnetic steel plate, The cross section is a rectangular shape.

第１鉄心１２は、その先端が下方に折れ曲がっている。第１鉄心１２の基端は、上下方向にスライド移動可能に第３鉄心１４に組付けられている。第１鉄心１２は、図示しない昇降機構によって上下方向に駆動される。第２鉄心１６は、その先端が上方に折れ曲がり、第１鉄心１２の先端面と対向している。第２鉄心１６の基端は、第３鉄心１４に組付けられている。第１鉄心１２と第２鉄心１６は、第３鉄心１４によって磁気的に接続されている。   The front end of the first iron core 12 is bent downward. The base end of the first iron core 12 is assembled to the third iron core 14 so as to be slidable in the vertical direction. The first iron core 12 is driven in the vertical direction by a lifting mechanism (not shown). The tip of the second iron core 16 is bent upward and faces the tip surface of the first iron core 12. The base end of the second iron core 16 is assembled to the third iron core 14. The first iron core 12 and the second iron core 16 are magnetically connected by a third iron core 14.

第１鉄心１２の先端面と第２鉄心１６の先端面との間には補助鉄心３０が配置されている。補助鉄心３０は、上述した鉄心１２,１４,１６と同様、積層された電磁鋼板によって構成されている。補助鉄心３０は、第１鉄心１２に固定されている。このため、第１鉄心１２が昇降機構によって上下に移動すると、補助鉄心３０も上下に移動する。これによって、第１鉄心１２の先端面と第２鉄心１６の先端面との間に被加熱物３２をセットする際に、補助鉄心３０が邪魔となることはない。補助鉄心３０が第２鉄心１６に接続されると、第１鉄心１２と第２鉄心１６と第３鉄心１４と補助鉄心３０によって磁気回路が形成される。   An auxiliary iron core 30 is disposed between the front end surface of the first iron core 12 and the front end surface of the second iron core 16. The auxiliary iron core 30 is composed of laminated electromagnetic steel sheets, like the iron cores 12, 14, and 16 described above. The auxiliary iron core 30 is fixed to the first iron core 12. For this reason, if the 1st iron core 12 moves up and down by a raising / lowering mechanism, the auxiliary iron core 30 will also move up and down. Thus, the auxiliary iron core 30 does not get in the way when the article to be heated 32 is set between the tip surface of the first iron core 12 and the tip surface of the second iron core 16. When the auxiliary iron core 30 is connected to the second iron core 16, a magnetic circuit is formed by the first iron core 12, the second iron core 16, the third iron core 14, and the auxiliary iron core 30.

第１鉄心１２には第１コイル２６が巻回されている。第２鉄心１６には第２コイル３６が巻回されている。第１コイル２６と第２コイル３６は電源装置２２に接続されている。電源装置２２は、第１コイル２６と第２コイル３６に所定電圧及び所定周波数の交流を印加する。これによって、第１鉄心１２と第２鉄心１６と第３鉄心１４と補助鉄心３０によって形成される磁気回路に交番磁束が発生する。第１コイル２６と第２コイル３６に流れる電流は、電流計２４によって計測される。電流計２４で計測された電流値は、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、電流計２４で計測される電流値に基づいて電源装置２２を制御する。これによって、第１コイル２６と第２コイル３６に所望の電圧及び周波数の交流が印加される。なお、制御装置２０は、第１鉄心１２を上下方向に駆動する昇降機構（図示省略）や、被加熱物３２の搬送等を行う搬送装置（図示省略）等を制御する。   A first coil 26 is wound around the first iron core 12. A second coil 36 is wound around the second iron core 16. The first coil 26 and the second coil 36 are connected to the power supply device 22. The power supply device 22 applies an alternating current having a predetermined voltage and a predetermined frequency to the first coil 26 and the second coil 36. As a result, an alternating magnetic flux is generated in a magnetic circuit formed by the first iron core 12, the second iron core 16, the third iron core 14, and the auxiliary iron core 30. The current flowing through the first coil 26 and the second coil 36 is measured by the ammeter 24. The current value measured by the ammeter 24 is input to the control device 20. The control device 20 controls the power supply device 22 based on the current value measured by the ammeter 24. As a result, an alternating current having a desired voltage and frequency is applied to the first coil 26 and the second coil 36. The control device 20 controls an elevating mechanism (not shown) that drives the first iron core 12 in the vertical direction, a transport device (not shown) that transports the article to be heated 32, and the like.

上述した加熱装置１０により熱処理される被加熱物（ワーク）３２は、金属製の板材であって、熱処理時に補助鉄心３０を貫通させるための貫通孔を有している。被加熱物３２は、貫通孔周りに電気的に連続する連続体であり、貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能となっている。被加熱物３２としては、例えば、平面視するとリング状の板材が挙げられる。被加熱物３２の具体例としては、機械部品の一種である皿ばね、ワッシャ等とすることができる。   The object to be heated (work) 32 to be heat-treated by the heating device 10 described above is a metal plate material, and has a through-hole for allowing the auxiliary iron core 30 to penetrate during the heat treatment. The article to be heated 32 is a continuous body that is electrically continuous around the through hole, and a current path that makes a round around the through hole can be formed. Examples of the object to be heated 32 include a ring-shaped plate material in plan view. As a specific example of the article to be heated 32, a disc spring, a washer or the like, which is a kind of mechanical component, can be used.

なお、被加熱物３２は、熱処理時において貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能であればよく、熱処理後はこの条件が満足される必要はない。このため、リング状の板材として熱処理を行った後に、リング状の板材の一部を除去して最終製品としてもよい。また、被加熱物３２の貫通孔のサイズに制限はない。被加熱物３２の貫通孔のサイズに合わせて補助鉄心３０を変更すればよいためである。   It should be noted that the object to be heated 32 only needs to be able to form a current path that goes around the through hole during heat treatment, and it is not necessary to satisfy this condition after the heat treatment. For this reason, after heat-processing as a ring-shaped board | plate material, it is good also as a final product by removing a part of ring-shaped board | plate material. Moreover, there is no restriction | limiting in the size of the through-hole of the to-be-heated material 32. FIG. This is because the auxiliary iron core 30 may be changed in accordance with the size of the through hole of the article to be heated 32.

被加熱物３２は、上述したように貫通孔を有する種々の機械部品とすることができるが、以下では、皿ばねを例に、本実施形態の熱処理方法を具体的に説明する。図３に示すように、皿ばね４０は、部分円錐筒形状を有するばね部材３４で構成されている。ばね部材３４は、ばね鋼（例えば、ＳＫ８５，Ｓ６０Ｃ等）で形成することができる。   Although the to-be-heated material 32 can be various machine parts having a through hole as described above, the heat treatment method of the present embodiment will be specifically described below by taking a disc spring as an example. As shown in FIG. 3, the disc spring 40 is comprised by the spring member 34 which has a partial conical cylinder shape. The spring member 34 can be formed of spring steel (for example, SK85, S60C, etc.).

皿ばね４０は、図２，４に示すように、積層された状態で加熱装置１０へ設置され、積層された状態のまま熱処理が実施される。（図２，４では、複数枚の皿ばね４０が積層された皿ばね群を参照番号３２で示し、一枚の皿ばねを参照番号４０で示している。）具体的には、加熱装置１０の第１鉄心１２と第２鉄心１６との間には支持板４４が設置されている（図１では図示省略、図２に図示）。図２に示すように、支持板４４の中心には、貫通孔４４ａが形成されている。複数の皿ばね４０は、支持板４４上に積層される。複数の皿ばね４０が積層された状態では、各皿ばね４０の貫通孔の位置が一致し、また、その一致した貫通孔と支持板４４の貫通孔４４ａの位置も一致している。皿ばね群３２を熱処理する際には、皿ばね群３２の貫通孔と支持板４４の貫通孔４４ａ内に、補助鉄心３０を配置する。この状態で第１コイル２６及び第２コイル３６に交流を印加し、鉄心１２，１４，１６及び補助鉄心３０に交番磁束を発生させる。この交番磁束によって各皿ばね４０に二次電流が誘導され、その二次電流のジュール熱によって各皿ばね４０が加熱される。   As shown in FIGS. 2 and 4, the disc spring 40 is installed in the heating device 10 in a stacked state, and heat treatment is performed in the stacked state. (In FIGS. 2 and 4, a disk spring group in which a plurality of disk springs 40 are stacked is indicated by reference numeral 32, and one disk spring is indicated by reference numeral 40.) Specifically, the heating device 10. A support plate 44 is installed between the first iron core 12 and the second iron core 16 (not shown in FIG. 1 and shown in FIG. 2). As shown in FIG. 2, a through hole 44 a is formed at the center of the support plate 44. The plurality of disc springs 40 are stacked on the support plate 44. In a state where a plurality of disc springs 40 are stacked, the positions of the through holes of the disc springs 40 are matched, and the positions of the matched through holes and the through holes 44a of the support plate 44 are also matched. When heat-treating the disc spring group 32, the auxiliary iron core 30 is disposed in the through hole of the disc spring group 32 and the through hole 44 a of the support plate 44. In this state, alternating current is applied to the first coil 26 and the second coil 36 to generate alternating magnetic flux in the iron cores 12, 14, 16 and the auxiliary iron core 30. A secondary current is induced in each disc spring 40 by this alternating magnetic flux, and each disc spring 40 is heated by the Joule heat of the secondary current.

支持板４４上に積層された皿ばね群（被加熱物）３２には、図２に示すように、図示しない加圧装置からの圧縮力（積層方向の力）が押え板４６を介して付与される。皿ばね群３２に圧縮力が付与されることで、加熱処理時の騒音を低減することができる。すなわち、補助鉄心３０に発生する交番磁束の周波数を低くすると、加熱装置１０が振動、あるいは、皿ばね群３２が振動して騒音が発生する。加熱処理時に皿ばね群３２に圧縮力を付与することで、加熱処理時に発生する騒音を低減することができる。なお、圧縮力を発生させる加圧装置（図示省略）は、制御装置２０によって制御される。   As shown in FIG. 2, a compression force (force in the stacking direction) from a pressure device (not shown) is applied to the disc spring group (object to be heated) 32 stacked on the support plate 44 through a presser plate 46. Is done. By applying a compression force to the disc spring group 32, noise during the heat treatment can be reduced. That is, when the frequency of the alternating magnetic flux generated in the auxiliary iron core 30 is lowered, the heating device 10 vibrates or the disc spring group 32 vibrates to generate noise. By applying a compressive force to the disc spring group 32 during the heat treatment, noise generated during the heat treatment can be reduced. A pressurizing device (not shown) that generates a compressive force is controlled by the control device 20.

また、図２に示すように、支持板４４の外周には、防風壁４２が設置されている。防風壁４２は、皿ばね群３２の外周面を取囲んでいる。皿ばね群３２の外周面を防風壁４２が取囲むことで、皿ばね群３２からの放熱が抑制される。防風壁４２は、断熱効果が高いセラミックなどの材料を用いて製作することができる。   Further, as shown in FIG. 2, a windbreak wall 42 is installed on the outer periphery of the support plate 44. The windbreak wall 42 surrounds the outer peripheral surface of the disc spring group 32. Since the windbreak wall 42 surrounds the outer peripheral surface of the disc spring group 32, heat radiation from the disc spring group 32 is suppressed. The windbreak wall 42 can be manufactured using a material such as ceramic having a high heat insulating effect.

なお、防風壁４２は、図５に示すように、皿ばね群３２の周囲を切れ目なく取囲む形状とすることができる。この場合は、防風壁４２の材料を不導体（例えば、セラミック等）とすることが好ましい。防風壁４２を不導体とすることで、防風壁４２内に二次電流が誘導されることを防止することができる。これによって、皿ばね群３２は、皿ばね群３２内を流れる二次電流のみによって加熱されることとなり、皿ばね群３２を安定して加熱することができる。   In addition, the windbreak wall 42 can be made into the shape which surrounds the circumference | surroundings of the disk spring group 32 seamlessly, as shown in FIG. In this case, it is preferable that the material of the windbreak wall 42 is a nonconductor (for example, ceramic etc.). By making the windbreak wall 42 non-conductive, it is possible to prevent a secondary current from being induced in the windbreak wall 42. Accordingly, the disc spring group 32 is heated only by the secondary current flowing through the disc spring group 32, and the disc spring group 32 can be stably heated.

あるいは、図６に示す防風壁４８のように、周方向の一部に開放部４８ａが形成されていてもよい。防風壁４８に開放部４８ａを形成することで、皿ばね群３２を観察することが可能となる。かかる構成を採用する場合は、例えば、皿ばね群３２の温度を、開放部４８ａを介して非接触式温度計（サーモグラフィ，放射温度計等）によって計測することができる。すなわち、加熱時には皿ばね群３２に二次電流が誘導されるため、接触式温度計（例えば、熱電対）では皿ばね群３２の温度を正確に計測できない。防風壁４８に開放部４８ａを形成することで、非接触で皿ばね群３２の温度を計測することができ、皿ばね群３２の温度を正確に計測することができる。制御装置２０は、計測した皿ばね群３２の温度に基づいて電源装置２２を制御することで、皿ばね群３２の温度を所望の温度に制御することができる。   Or the open part 48a may be formed in a part of the circumferential direction like the windbreak wall 48 shown in FIG. By forming the opening 48 a in the windbreak wall 48, the disc spring group 32 can be observed. In the case of adopting such a configuration, for example, the temperature of the disc spring group 32 can be measured by a non-contact type thermometer (thermography, radiation thermometer, etc.) through the opening 48a. That is, since a secondary current is induced in the disc spring group 32 during heating, the temperature of the disc spring group 32 cannot be accurately measured with a contact thermometer (for example, a thermocouple). By forming the opening 48a in the windbreak wall 48, the temperature of the disc spring group 32 can be measured in a non-contact manner, and the temperature of the disc spring group 32 can be accurately measured. The control device 20 can control the temperature of the disc spring group 32 to a desired temperature by controlling the power supply device 22 based on the measured temperature of the disc spring group 32.

なお、防風壁４８に設ける開放部４８ａを大きくすると、皿ばね群３２を観察し易くなる反面、開放部４８ａを介して皿ばね群３２からの放熱が促進され、また、皿ばね群３２の周囲の気流が影響を受ける。このため、開放部４８ａは、これらの影響が最小限となるように、非接触式温度計の最小測定寸法を確保できるだけの寸法とすることが望ましい。   In addition, if the opening part 48a provided in the windbreak wall 48 is enlarged, it will be easy to observe the disk spring group 32, but the heat radiation from the disk spring group 32 will be promoted via the opening part 48a, and the circumference of the disk spring group 32 will be increased. The airflow is affected. For this reason, it is desirable that the open portion 48a has a dimension that can ensure the minimum measurement dimension of the non-contact type thermometer so that these effects are minimized.

次に、加熱装置１０によって皿ばね群３２を熱処理する際の手順を説明する。なお、本実施形態の熱処理技術は、種々の熱処理（焼入れ、焼戻し、焼鈍し等）に適用できるが、ここでは焼戻し処理を実施する場合を説明する。まず、制御装置２０は、昇降機構を駆動して第１鉄心１２を上方に移動させる。これによって、補助鉄心３０も上方に移動し、補助鉄心３０と第２鉄心１６との間にスペースが形成される。その結果、支持板４４上に皿ばね４０を設置することが可能となる。   Next, a procedure for heat-treating the disc spring group 32 by the heating device 10 will be described. In addition, although the heat processing technique of this embodiment is applicable to various heat processing (quenching, tempering, annealing, etc.), the case where a tempering process is implemented is demonstrated here. First, the control device 20 drives the lifting mechanism to move the first iron core 12 upward. As a result, the auxiliary iron core 30 also moves upward, and a space is formed between the auxiliary iron core 30 and the second iron core 16. As a result, the disc spring 40 can be installed on the support plate 44.

次いで、制御装置２０は、搬送装置を駆動し、支持板４４の上に複数の皿ばね４０を積層してゆく。この際、各皿ばね４０の貫通孔と支持板４４の貫通孔４４ａとが一致するように積層する。なお、皿ばね４０の積層枚数は、加熱装置１０の大きさ、皿ばね４０の板厚等に応じて適宜決定することができる。本実施形態では、１５枚の皿ばね４０を積層している。   Next, the control device 20 drives the transport device and stacks a plurality of disc springs 40 on the support plate 44. At this time, lamination is performed so that the through holes of the disc springs 40 and the through holes 44 a of the support plate 44 coincide with each other. Note that the number of stacked disc springs 40 can be appropriately determined according to the size of the heating device 10, the plate thickness of the disc spring 40, and the like. In this embodiment, 15 disc springs 40 are stacked.

支持板４４上に皿ばね４０を積層すると、次に、制御装置２０は、昇降機構を駆動して第１鉄心１２を下方に移動させる。これによって、支持板４４上に積層された皿ばね群３２の貫通孔を補助鉄心３０が貫通し、補助鉄心３０と第２鉄心１６が接続される。その結果、鉄心１２，１４，１６，３０によって磁気回路が形成される。   If the disc spring 40 is laminated | stacked on the support plate 44, the control apparatus 20 will next drive the raising / lowering mechanism and will move the 1st iron core 12 below. Thereby, the auxiliary iron core 30 passes through the through hole of the disc spring group 32 stacked on the support plate 44, and the auxiliary iron core 30 and the second iron core 16 are connected. As a result, a magnetic circuit is formed by the iron cores 12, 14, 16, and 30.

次いで、制御装置２０は、加圧装置を駆動して押え板４６を皿ばね群３２に向かって移動させ、皿ばね群３２に圧縮力を作用させる。皿ばね群３２に作用させる圧縮力は、０．４〜１．０ＭＰａの圧力とすることができる。皿ばね群３２に上記の圧力範囲の圧縮力を作用させることで、加熱時に皿ばね群３２が振動することが抑えられ、皿ばね群３２の振動による騒音が低減される。   Next, the control device 20 drives the pressurizing device to move the presser plate 46 toward the disc spring group 32 so that a compression force acts on the disc spring group 32. The compression force applied to the disc spring group 32 can be set to a pressure of 0.4 to 1.0 MPa. By applying a compressive force in the above-described pressure range to the disc spring group 32, it is possible to suppress the disc spring group 32 from vibrating during heating, and noise due to the vibration of the disc spring group 32 is reduced.

加熱装置１０への皿ばね群３２の設置が終了すると、制御装置２０は、電源装置２２を駆動して第１コイル２６及び第２コイル３６に交流を印加する。これによって、補助鉄心３０に交番磁束が発生し、皿ばね群３２の各皿ばね４０に二次電流（補助鉄心３０の周りを一巡する渦電流）が誘導される。皿ばね群３２の各皿ばね４０は、誘導された二次電流によるジュール熱によって加熱され、焼戻し処理が行われる。この焼戻し処理は、皿ばね群３２を所定温度まで昇温する昇温工程と、所定温度に昇温した皿ばね群３２をその温度で保持する保持工程と、保持工程後に皿ばね群３２を冷却する冷却工程を有している。   When the installation of the disc spring group 32 on the heating device 10 is completed, the control device 20 drives the power supply device 22 to apply alternating current to the first coil 26 and the second coil 36. As a result, an alternating magnetic flux is generated in the auxiliary iron core 30, and a secondary current (eddy current that makes a round around the auxiliary iron core 30) is induced in each disk spring 40 of the disk spring group 32. Each disc spring 40 of the disc spring group 32 is heated by Joule heat by the induced secondary current, and a tempering process is performed. This tempering process includes a temperature raising step for raising the temperature of the disc spring group 32 to a predetermined temperature, a holding step for holding the disc spring group 32 heated to the predetermined temperature at that temperature, and cooling the disc spring group 32 after the holding step. A cooling process is performed.

（昇温工程） 昇温工程では、第１コイル２６及び第２コイル３６に周波数ｆ１の交流を印加し、皿ばね群３２を所定温度まで昇温する。皿ばね群３２を昇温する所定温度は、皿ばね群３２の磁気変態点（ばね鋼のキュリー温度：７２３℃）以下の温度とすることが好ましい。本実施形態の焼戻し処理では、４８０〜５００℃に加熱される。皿ばね群３２を磁気変態点以下の温度範囲内で加熱することで、加熱中に皿ばね群３２の磁気特性が大きく変化することが抑制され、皿ばね群３２を安定して熱処理することができる。
また、皿ばね群３２を所定温度まで昇温する時間は、１５秒〜１分とされる。昇温時間を１５秒以下とするためには、補助鉄心３０に発生させる交番磁束の周波数を低くしなければならない。しかしながら、補助鉄心３０に発生させる交番磁束の周波数を低くし過ぎると、皿ばね群３２の振動が問題となる。また、昇温時間が１分以上であると、皿ばね群３２の振動は問題とならないが、生産性が低下してしまう。このため、昇温時間を１５秒〜１分とすることで、皿ばね群３２の振動を抑えつつ、生産性を向上することができる。 (Temperature raising step) In the temperature raising step, an alternating current having a frequency f1 is applied to the first coil 26 and the second coil 36, and the disc spring group 32 is heated to a predetermined temperature. The predetermined temperature for raising the temperature of the disc spring group 32 is preferably a temperature equal to or lower than the magnetic transformation point of the disc spring group 32 (Curie temperature of spring steel: 723 ° C.). In the tempering process of this embodiment, it heats to 480-500 degreeC. By heating the disc spring group 32 within the temperature range below the magnetic transformation point, it is possible to suppress the magnetic characteristics of the disc spring group 32 from changing greatly during heating, and to heat-treat the disc spring group 32 stably. it can.
Further, the time for raising the temperature of the disc spring group 32 to a predetermined temperature is 15 seconds to 1 minute. In order to set the temperature rising time to 15 seconds or less, the frequency of the alternating magnetic flux generated in the auxiliary iron core 30 must be lowered. However, if the frequency of the alternating magnetic flux generated in the auxiliary iron core 30 is too low, the vibration of the disc spring group 32 becomes a problem. Further, if the temperature rising time is 1 minute or longer, the vibration of the disc spring group 32 does not cause a problem, but the productivity is lowered. For this reason, productivity can be improved, suppressing the vibration of the disk spring group 32 by making temperature rising time into 15 second-1 minute.

なお、昇温工程における交番磁束の周波数ｆ１は、５０〜１０００Ｈｚとすることが好ましい。周波数が５０Ｈｚ未満となると、皿ばね群３２の振動が大きくなり、騒音が発生する。また、皿ばね群３２が振動すると、熱処理の均一性が低下してしまう。一方、周波数が１０００Ｈｚを超えると、加熱時間が長くなり生産性が低下してしまう。したがって、周波数ｆ１を５０〜１０００Ｈｚとすることで、皿ばね群３２の振動を抑えながら、短時間で皿ばね群３２を加熱することができる。   In addition, it is preferable that the frequency f1 of the alternating magnetic flux in a temperature rising process shall be 50-1000 Hz. When the frequency is less than 50 Hz, the vibration of the disc spring group 32 increases and noise is generated. Moreover, if the disc spring group 32 vibrates, the uniformity of heat processing will fall. On the other hand, when the frequency exceeds 1000 Hz, the heating time becomes long and the productivity is lowered. Therefore, by setting the frequency f1 to 50 to 1000 Hz, the disc spring group 32 can be heated in a short time while suppressing the vibration of the disc spring group 32.

（保持工程） 保持工程では、第１コイル２６及び第２コイル３６に周波数ｆ２の交流を印加し、昇温工程で所定温度（例えば、４８０℃）に昇温された皿ばね群３２をその温度で所定時間だけ保持する。皿ばね群３２を所定温度に保持する保持時間は、皿ばね４０に求められる機械的特性に応じて適宜決定することができる。例えば、機械的硬度と耐久性を満足するためには、保持時間を１秒〜１１分とすることが好ましい。なお、加熱装置１０では、皿ばね群３２の周囲に防風壁４２が設けられているため、皿ばね群３２からの放熱が抑えられ、少ない電力で皿ばね群３２を所定温度に維持することができる。 (Holding Step) In the holding step, an alternating current having a frequency f2 is applied to the first coil 26 and the second coil 36, and the disc spring group 32 heated to a predetermined temperature (for example, 480 ° C.) in the temperature raising step is heated to that temperature. Hold for a predetermined time. The holding time for holding the disc spring group 32 at a predetermined temperature can be appropriately determined according to the mechanical characteristics required for the disc spring 40. For example, in order to satisfy mechanical hardness and durability, the holding time is preferably 1 second to 11 minutes. In addition, in the heating apparatus 10, since the windbreak wall 42 is provided around the disc spring group 32, heat radiation from the disc spring group 32 is suppressed, and the disc spring group 32 can be maintained at a predetermined temperature with a small amount of electric power. it can.

ここで、本実施形態の焼戻し処理において保持工程を行う理由は下記による。すなわち、焼戻し処理の中には、ある任意の温度まで被加熱物を昇温するだけで焼戻し処理を完了できるものがある（すなわち、保持工程を不要とするものがある）。しかしながら、そのような場合は、被加熱物の昇温速度、到達温度、冷却速度を厳密に管理しないと、被加熱物の焼戻し量にバラツキが生じる。そこで、被加熱物の焼戻し量のバラツキを抑制するため、昇温工程後にその温度を所定の時間だけ保持する保持工程を行う。これによって、焼戻し処理にロバスト性を持たせることができ、焼戻し量のバラツキが抑えられる。   Here, the reason why the holding step is performed in the tempering process of the present embodiment is as follows. That is, some tempering processes can complete the tempering process only by raising the temperature of an object to be heated to a certain arbitrary temperature (that is, there are those that do not require a holding step). However, in such a case, the tempering amount of the object to be heated will vary if the heating rate, the reaching temperature, and the cooling rate of the object to be heated are not strictly managed. Therefore, in order to suppress variation in the tempering amount of the object to be heated, a holding step of holding the temperature for a predetermined time after the temperature raising step is performed. As a result, the tempering process can be made robust, and variations in the tempering amount can be suppressed.

なお、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２は、昇温工程と同様に、５０〜１０００Ｈｚとすることが好ましい。ただし、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２は、昇温工程の周波数ｆ１よりも高いことが好ましい。
すなわち、本実施形態では、複数枚の皿ばね４０を積層した状態で加熱するため、積層された皿ばね４０のうち上端側及び下端側の皿ばね４０からは熱が逃げ易く、中央の皿ばね４０には熱がこもり易い。このため、昇温工程と同一の熱量で皿ばね群３２を加熱すると、時間が経過するのに伴って上端側及び下端側の皿ばね４０と中央の皿ばね４０との間に温度差が生じてしまう。一方、後述する図８，９の実験結果に示されるように、交番磁束の周波数が高いと、上端側及び下端側の皿ばね４０が中央の皿ばね４０より加熱され易い。そこで、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２を、昇温工程の周波数ｆ１よりも高くする。これによって、積層された複数の皿ばね４０の間に温度差が生じることを抑制することができる。 Note that the frequency f2 of the alternating magnetic flux in the holding step is preferably 50 to 1000 Hz, as in the temperature raising step. However, the frequency f2 of the alternating magnetic flux in the holding process is preferably higher than the frequency f1 in the temperature raising process.
That is, in this embodiment, since a plurality of disc springs 40 are heated in a stacked state, heat is easily released from the disc springs 40 on the upper end side and the lower end side of the stacked disc springs 40, and the central disc spring 40 tends to be hot. For this reason, when the disc spring group 32 is heated with the same amount of heat as in the temperature raising step, a temperature difference occurs between the disc spring 40 on the upper end side and the lower end side and the disc spring 40 in the center as time elapses. End up. On the other hand, as shown in the experimental results of FIGS. 8 and 9 to be described later, when the frequency of the alternating magnetic flux is high, the upper and lower disc springs 40 are more easily heated than the central disc spring 40. Therefore, the frequency f2 of the alternating magnetic flux in the holding process is set higher than the frequency f1 in the temperature raising process. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of a temperature difference between the plurality of stacked disc springs 40.

（冷却工程） 冷却工程では、保持工程によって所定温度に保持された皿ばね群３２を冷却する。冷却工程における皿ばね群３２の冷却速度は、皿ばね４０に求められる機械的特性に応じて適宜決定することができる。なお、皿ばね群３２の冷却速度を制御するために、必要に応じて第１コイル２６及び第２コイル３６に交流を印加することができる。 (Cooling step) In the cooling step, the disc spring group 32 held at a predetermined temperature by the holding step is cooled. The cooling rate of the disc spring group 32 in the cooling step can be appropriately determined according to the mechanical characteristics required for the disc spring 40. In addition, in order to control the cooling rate of the disc spring group 32, alternating current can be applied to the 1st coil 26 and the 2nd coil 36 as needed.

冷却工程が終了すると、制御装置２０は、押え板４６を上方に移動させると共に、第１鉄心１２及び補助鉄心３０を上方に移動させる。これによって、皿ばね群３２が搬出可能な状態となる。次いで、制御装置２０は、搬出装置を駆動して皿ばね群３２を加熱装置１０から搬出する。なお、上述した実施形態では、加熱装置１０に設置した状態で皿ばね群３２を冷却し、その後に加熱装置１０から皿ばね群３２を搬出したが、保持工程後直ちに加熱装置１０から皿ばね群３２を搬出し、その後に皿ばね群３２を冷却してもよい。   When the cooling process ends, the control device 20 moves the presser plate 46 upward and moves the first iron core 12 and the auxiliary iron core 30 upward. As a result, the disc spring group 32 is in a state where it can be carried out. Next, the control device 20 drives the carry-out device to carry out the disc spring group 32 from the heating device 10. In the above-described embodiment, the disc spring group 32 is cooled in a state where the disc spring group 32 is installed, and then the disc spring group 32 is unloaded from the heating device 10. 32 may be carried out, and then the disc spring group 32 may be cooled.

ここで、加熱装置１０によって好適に熱処理することができる皿ばね（被加熱物）４０の寸法条件について説明しておく。皿ばね（被加熱物）４０は、下記の条件を満たすことで、本実施形態の熱処理方法で好適に熱処理することができる。   Here, the dimension conditions of the disc spring (to-be-heated object) 40 which can be heat-processed suitably with the heating apparatus 10 are demonstrated. The disc spring (object to be heated) 40 can be suitably heat-treated by the heat treatment method of the present embodiment by satisfying the following conditions.

（１）皿ばね４０の内周面３８の内径Ｄ１が３０〜３９５ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の内径Ｄ１は３０ｍｍ以上とすることが好ましい。皿ばね４０の内径Ｄ１が３０ｍｍ未満の場合、皿ばね４０の貫通孔内に設置される補助鉄心３０が小さくなり過ぎる。補助鉄心３０が小さ過ぎると、補助鉄心３０内に発生する交番磁束数が小さくなる。その結果、皿ばね４０内に発生する二次電流が少なくなり、皿ばね４０の加熱時間が長くなってしまう。このため、皿ばね４０の内径Ｄ１を３０ｍｍ以上とすることで、皿ばね４０を短時間で加熱することができる。
また、皿ばね４０の内径Ｄ１は３９５ｍｍ以下とすることが好ましい。皿ばね４０の内径Ｄ１が３９５ｍｍを超えると、皿ばね４０の外径Ｄ２が大きくなり、次に説明する条件（２）「皿ばね４０の外径Ｄ２が４００ｍｍ以下」を満足し難くなるためである。 (1) the inner diameter D 1 of the inner circumferential surface 38 of the disc spring 40 is 30～395Mm (see FIG. 3)
The inner diameter D 1 of the disc spring 40 is preferably not less than 30 mm. If the inner diameter D 1 of the disc spring 40 is less than 30 mm, the auxiliary core 30 which is installed in the through hole of the disc spring 40 becomes too small. If the auxiliary iron core 30 is too small, the number of alternating magnetic fluxes generated in the auxiliary iron core 30 is reduced. As a result, the secondary current generated in the disc spring 40 is reduced and the heating time of the disc spring 40 is increased. Thus, the inner diameter D 1 of the disc spring 40 by the above 30 mm, can be heated disc springs 40 a short time.
The inner diameter D 1 of the disc spring 40 is preferably not more than 395mm. The inner diameter D 1 of the disc spring 40 is more than 395mm, larger outer diameter D 2 of the disc springs 40, described next condition (2) "the outer diameter D 2 of the disk spring 40 is 400mm or less" difficult to satisfy It is to become.

（２）皿ばね４０の外周面３７の外径Ｄ２が３５〜４００ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の外径Ｄ２は３５ｍｍ以上とすることが好ましい。皿ばね４０の外径Ｄ２が３５ｍｍ未満であると、上記の条件（１）「皿ばね４０の内径Ｄ１が３０ｍｍ以上」を満足し難くなるためである。
また、皿ばね４０の外径Ｄ２は４００ｍｍ以下であることが好ましい。皿ばね４０の外径Ｄ２が４００ｍｍより大きくなると、皿ばね４０の加熱装置１０への搬送や積層のための機構が複雑化し、また、そのための設備が大規模化する。また、補助鉄心３０の寸法を大きくしなければならないため、熱処理効率が悪化することがある。 (2) outer diameter D 2 of the outer peripheral surface 37 of the disc spring 40 is 35～400Mm (see FIG. 3)
Outer diameter D 2 of the disk spring 40 is preferably at least 35 mm. When the outer diameter D 2 of the disk spring 40 is less than 35 mm, the above conditions (1) "the inner diameter D 1 of the disc spring 40 is more than 30mm" is because it becomes difficult to satisfy the.
The outer diameter D 2 of the disk spring 40 is preferably 400mm or less. When the outer diameter D 2 of the disk spring 40 is larger than 400 mm, mechanisms for transporting and stacking of the heating device 10 of the disc spring 40 becomes complicated, and its equipment for to large scale. Moreover, since the dimension of the auxiliary | assistant iron core 30 must be enlarged, heat processing efficiency may deteriorate.

（３）皿ばね４０の板幅Ｂが２．２５〜５６．２５ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の板幅Ｂは、２．２５ｍｍ〜５６．２５ｍｍであることが好ましい。板幅Ｂが２．２５ｍｍ未満であると、交番磁束による二次電流を皿ばね４０の加熱に有効に利用できないためである。例えば、交番周波数を５０Ｈｚとし板材（比透磁率１００の物質）を加熱する場合、電流の浸透深さは２．２５ｍｍとなる。このため、板材の幅が２．２５ｍｍより短いと、発生可能な二次電流の一部を利用しないこととなり、加熱効率を低下させる。
また、皿ばね４０の板幅Ｂが５６．２５ｍｍより大きいと、二次電流が表面の限られた領域でのみ発生し、その中央部は熱伝導によって加熱されることとなる。このため、加熱時間が長くなり、生産性を低下させてしまう。 (3) The plate width B of the disc spring 40 is 2.25 to 56.25 mm (see FIG. 3).
The plate width B of the disc spring 40 is preferably 2.25 mm to 56.25 mm. This is because if the plate width B is less than 2.25 mm, the secondary current generated by the alternating magnetic flux cannot be effectively used for heating the disc spring 40. For example, when the plate material (substance having a relative magnetic permeability of 100) is heated with an alternating frequency of 50 Hz, the current penetration depth is 2.25 mm. For this reason, if the width | variety of a board | plate material is shorter than 2.25 mm, a part of secondary current which can be generated will not be utilized, and heating efficiency will fall.
On the other hand, if the plate width B of the disc spring 40 is larger than 56.25 mm, a secondary current is generated only in a limited area on the surface, and the central portion is heated by heat conduction. For this reason, heating time becomes long and productivity will fall.

（４）皿ばね４０の板厚ｔが１〜１００ｍｍ（図３参照）
皿ばね４０の板厚ｔは、１〜１００ｍｍであることが好ましい。板厚ｔが１ｍｍ未満であると、皿ばね４０に二次電流が発生し難く、加熱効率が低下する。また、板厚ｔが１００ｍｍより大きいと、補助鉄心３０を長くする必要があり、交番磁束の発生効率が悪化する。 (4) The plate thickness t of the disc spring 40 is 1 to 100 mm (see FIG. 3).
The plate thickness t of the disc spring 40 is preferably 1 to 100 mm. When the plate thickness t is less than 1 mm, a secondary current hardly occurs in the disc spring 40, and the heating efficiency is lowered. On the other hand, if the plate thickness t is larger than 100 mm, it is necessary to lengthen the auxiliary iron core 30 and the generation efficiency of the alternating magnetic flux deteriorates.

なお、上記のサイズ範囲は皿ばねを例に説明したが、被加熱物３２が皿ばね以外の部品であっても、その部品を上記のサイズ範囲とすることで、本実施形態の熱処理方法を好適に実施することができる。   In addition, although the said size range demonstrated the disk spring as an example, even if the to-be-heated material 32 is components other than a disk spring, the heat processing method of this embodiment is made by making the said part into said size range. It can implement suitably.

（実験例） 最後に、加熱装置１０によって皿ばね群３２を実際に加熱し、皿ばね群３２を構成する各皿ばね４０の温度を計測した結果（図７，８，９，表１）を説明する。各計測は、１５枚の皿ばねを積層し、その積層した皿ばね群を０．７ＭＰａの圧力で圧縮した状態で行った。計測対象となった皿ばね４０は、板厚２．１ｍｍ、外径２２１．４ｍｍ、内径１９５ｍｍ、板幅２６．４ｍｍであった。また、皿ばねの材料は、ＳＫ８５であった。 (Experimental example) Finally, the disc spring group 32 was actually heated by the heating device 10, and the results of measuring the temperature of each disc spring 40 constituting the disc spring group 32 (FIGS. 7, 8, 9, Table 1) are shown. explain. Each measurement was performed in a state where 15 disc springs were laminated and the laminated disc spring group was compressed with a pressure of 0.7 MPa. The disc spring 40 to be measured had a plate thickness of 2.1 mm, an outer diameter of 221.4 mm, an inner diameter of 195 mm, and a plate width of 26.4 mm. The material of the disc spring was SK85.

図７は、交番磁束の周波数を変化させながら、皿ばねの温度が４８０℃となるまでの時間を計測した結果を示している。図中、「上段」とは最も上に位置する皿ばねを意味し、「中段」とは下から８番目の皿ばねを意味し、「下段」とは最も下に位置する皿ばねを意味している。図７に示すように、交番磁束の周波数が低いと、各皿ばねは短時間で４８０℃に到達するのに対して、交番磁束の周波数が高いと、各皿ばねが４８０℃に到達するのに長時間を要した。また、交番磁束の周波数が低いときは（例えば、５０Ｈｚ）、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねが略同時に４８０℃に到達するのに対して、交番磁束の周波数が高いときは（例えば、４００Ｈｚ）、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねが４８０℃に到達した時間にばらつきが生じた。したがって、昇温工程では、交番磁束の周波数をできるだけ低くすることがよいことが判明した。   FIG. 7 shows the result of measuring the time until the temperature of the disc spring reaches 480 ° C. while changing the frequency of the alternating magnetic flux. In the figure, “upper stage” means the topmost disc spring, “middle stage” means the eighth disc spring from the bottom, and “lower stage” means the bottom disc spring. ing. As shown in FIG. 7, when the frequency of the alternating magnetic flux is low, each disc spring reaches 480 ° C. in a short time, whereas when the frequency of the alternating magnetic flux is high, each disc spring reaches 480 ° C. It took a long time. When the frequency of the alternating magnetic flux is low (for example, 50 Hz), the disk springs of “upper stage”, “middle stage”, and “lower stage” reach 480 ° C. almost simultaneously, whereas the frequency of the alternating magnetic flux is high. In some cases (for example, 400 Hz), the time at which the “upper”, “middle” and “lower” disc springs reached 480 ° C. varied. Therefore, it has been found that the frequency of the alternating magnetic flux should be as low as possible in the temperature raising step.

図８は、交番磁束の周波数を６０Ｈｚとしたときの、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねの温度の経時変化を示している。また、図９は、交番磁束の周波数を３００Ｈｚとしたときの、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねの温度の経時変化を示している。図８から明らかなように、交番磁束の周波数を６０Ｈｚとしたときは、「上段」と「中段」と「下段」の各皿ばねの温度は略同一の温度となった。一方、図９から明らかなように、交番磁束の周波数を３００Ｈｚとしたときは、「上段」と「下段」の皿ばねは「中段」の皿ばねよりも温度が高くなった。このため、保持工程では、「上段」と「下段」の皿ばねを「中段」の皿ばねよりも加熱するために、交番磁束の周波数を高くすることが好ましいことが判明した。   FIG. 8 shows changes with time in the temperature of the disc springs of “upper stage”, “middle stage”, and “lower stage” when the frequency of the alternating magnetic flux is 60 Hz. FIG. 9 shows changes with time in the temperature of the disc springs of “upper stage”, “middle stage”, and “lower stage” when the frequency of the alternating magnetic flux is 300 Hz. As is apparent from FIG. 8, when the frequency of the alternating magnetic flux was 60 Hz, the temperatures of the “upper”, “middle” and “lower” disc springs were substantially the same. On the other hand, as apparent from FIG. 9, when the frequency of the alternating magnetic flux was 300 Hz, the temperature of the “upper” and “lower” disc springs was higher than that of the “middle” disc spring. For this reason, it has been found that in the holding step, it is preferable to increase the frequency of the alternating magnetic flux in order to heat the “upper” and “lower” disc springs more than the “middle” disc spring.

表１に示すように、皿ばね群３２を加圧した状態で熱処理した際の騒音は、皿ばね群３２を加圧しない状態で熱処理したときの騒音よりも低くなった。皿ばね群３２を加圧した状態で熱処理することが有効であることが確認された。   As shown in Table 1, the noise when the disc spring group 32 was heat-treated while being pressurized was lower than the noise when the disc spring group 32 was heat-treated without being pressurized. It was confirmed that it was effective to heat-treat the disc spring group 32 in a pressurized state.

Figure 0005595017
Figure 0005595017

上述した説明から明らかなように、本実施形態の熱処理方法では、複数の板状ワークを積層して同時に熱処理するため、生産性を向上することができる。また、昇温工程における交番磁束の周波数と保持工程における交番磁束の周波数とを変えることで、板状ワークを短時間で目標温度に上げることができ、また、熱処理中に各板状ワークの間に温度差が生じることを防止することができる。   As is clear from the above description, in the heat treatment method of the present embodiment, a plurality of plate-like workpieces are stacked and simultaneously heat treated, so that productivity can be improved. In addition, by changing the frequency of the alternating magnetic flux in the temperature raising process and the frequency of the alternating magnetic flux in the holding process, the plate-like workpiece can be raised to the target temperature in a short time, and between the plate-like workpieces during the heat treatment. It is possible to prevent a temperature difference from occurring.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。例えば、上述した実施形態では、焼戻し処理の手順のみを説明したが、本願の熱処理技術は、その他の熱処理（焼入れ、焼鈍し等）にも適用することができる。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, in the embodiment described above, only the procedure of the tempering process has been described, but the heat treatment technique of the present application can also be applied to other heat treatments (quenching, annealing, etc.).

また、加熱装置１０を構成する各部は、種々の改良・変更を行うことができる。例えば、被加熱物を支持する支持板４４は、被加熱物を３点支持にて支持するようにしてもよい。すなわち、被加熱物の放熱は大気だけではなく、接触する支持板へも生じる。したがって、被加熱物と支持板との接触面積をできるだけ小さくするために、支持板は被加熱物を３点支持にて支持することが好ましい。   Moreover, each part which comprises the heating apparatus 10 can perform a various improvement and change. For example, the support plate 44 that supports the object to be heated may support the object to be heated with three-point support. That is, heat release from the object to be heated occurs not only in the atmosphere but also in the supporting plate that comes into contact. Therefore, in order to make the contact area between the object to be heated and the support plate as small as possible, the support plate preferably supports the object to be heated with three-point support.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

１０：熱処理装置
１２：第１鉄心
１４：第３鉄心
１６：第２鉄心
２０：制御装置
２２：電源装置
２４：電流計
２６，３６：コイル
３０：補助鉄心
３２：被加熱物（ワーク）
４０：皿ばね 10: Heat treatment device 12: First iron core 14: Third iron core 16: Second iron core 20: Control device 22: Power supply device 24: Ammeter 26, 36: Coil 30: Auxiliary iron core 32: Object to be heated (workpiece)
40: Belleville spring

Claims (4)

貫通孔を有しており、その貫通孔の周囲を一巡する電流経路が形成可能な金属製の板状ワークを熱処理する方法であり、
貫通孔の位置が一致するように複数のワークを積層する積層工程と、
積層された複数のワークの各貫通孔を貫くように設置されたコアに交番磁束を発生させることで、各ワークの前記電流経路に電流を誘導してワークを加熱する加熱工程と、
を有しており、
前記加熱工程は、ワークの温度が時間の経過に伴って上昇する昇温工程と、昇温工程によって昇温したワークをその温度で保持する保持工程を有しており、
昇温工程における交番磁束の周波数ｆ１が、保持工程における交番磁束の周波数ｆ２より低いことを特徴とする板状ワークの熱処理方法。 It is a method of heat-treating a metal plate-shaped workpiece that has a through hole and can form a current path that goes around the through hole.
A laminating step of laminating a plurality of workpieces so that the positions of the through holes match,
A heating step of heating the workpiece by inducing a current in the current path of each workpiece by generating an alternating magnetic flux in a core installed so as to penetrate each through-hole of the plurality of stacked workpieces;
And have a,
The heating step includes a temperature raising step in which the temperature of the workpiece rises with time, and a holding step for holding the workpiece heated in the temperature raising step at that temperature,
A heat treatment method for a plate-like workpiece, wherein the frequency f1 of the alternating magnetic flux in the temperature raising step is lower than the frequency f2 of the alternating magnetic flux in the holding step . 前記加熱工程は、ワークの磁気変態点以下の温度でワークを加熱することを特徴とする請求項１に記載の板状ワークの熱処理方法。   The plate-like workpiece heat treatment method according to claim 1, wherein the heating step heats the workpiece at a temperature equal to or lower than a magnetic transformation point of the workpiece. 前記ワークは、平面視するとリング状の板材であり、そのワークの貫通孔の寸法が３０〜３９５ｍｍであり、その外径が３５〜４００ｍｍであり、その板厚が１〜１００ｍｍであり、その板幅が２．２５〜５６．２５ｍｍであり、コアに発生させる交番磁束の周波数が５０〜１０００Ｈｚであることを特徴とする請求項２に記載の板状ワークの熱処理方法。 The work is a ring-shaped plate material in plan view, the size of the through-hole of the work is 30 to 395 mm, the outer diameter is 35 to 400 mm, the plate thickness is 1 to 100 mm, and the plate 3. The heat treatment method for a plate-like workpiece according to claim 2 , wherein the width is 2.25 to 56.25 mm , and the frequency of the alternating magnetic flux generated in the core is 50 to 1000 Hz. 前記加熱工程では、積層された複数のワークが、その積層方向に０．４〜１．０ＭＰａの圧力が作用した状態で保持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の板状ワークの熱処理方法。 Wherein the heating step, a plurality of workpieces which are stacked, in any one of claims 1 to 3, the pressure of 0.4~1.0MPa the stacking direction, characterized in that it is held in a state of acting The heat processing method of the plate-shaped workpiece of description.
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