履帶軸套及其制造方法和制造裝置的制作方法

專利名稱：履帶軸套及其制造方法和制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于如推土機等建筑機械的履帶軸套及其制造方法和制造裝置，更詳細的是涉及具有顯著耐磨性、耐沖擊疲勞性的履帶軸套及用更簡便的裝置以低成本生產該履帶軸套的履帶軸套制造方法和制造裝置。
背景技術：
以往，建筑機械的履帶51由圖23所示的各種部件組構成，特別是履帶軸套52，由于其與傳遞來自最終減速裝置的旋轉運動的鏈輪齒噛合并具有使履帶51轉動的功能，所以在要求其內外圓周面有耐磨性的同時，作為軸套要求具有嚴格的強度及韌性。另外，作為高速行走的履帶，為了防止履帶銷53與履帶軸套52燒熔，而使用在其間隙中封入潤滑油的油封履帶，此時，由于不僅要求與鏈輪直接接觸的外圓周面的耐磨性，如圖24所示，還要求履帶軸套端面的密封平坦部61與防塵密封墊(法蘭密封墊)62用潤滑油密封，所以要求至少在上述平坦部61上碰到防塵密封墊62位置的范圍(從外周面到壁厚t的約1/2處為磨損后的位置)通過淬火而充分地硬化。
為了滿足這些必要的特性，以往，在制造該履帶軸套時，實施如下所示的方法。
①對表面淬火鋼實施滲碳處理，在內外表面層形成高硬度馬氏體，以實現其確保耐磨性及強度(參照特公昭52-34806號公報)。
②使用中碳鋼，將原料調質的軸套毛坯的內外圓周部分別用高頻淬火在其內外表面層形成高硬度的馬氏體，并通過從外圓周面的高頻淬火進行深度淬火以后，從內圓周面高頻淬火并在外·內圓周面硬化層之間回火形成V字形的由馬氏體構成的硬化層，以實現確保耐磨性及強度(參照特公昭63-16314號公報)。
③提供一種能制造耐磨性顯著的履帶軸套并且廉價的制造方法，這種方法，將中碳鋼的軸套毛坯加熱到能一次淬火處理的溫度以上，將內圓周面先進行冷卻規定的時間以后停止從外圓周面的冷卻，或一邊用高頻加熱將外圓周面加熱一邊進行內圓周面冷卻，在規定時間以后停止外圓周面加熱并進行外圓周面的冷卻的一系列的淬火操作，以此從軸套外圓周面及內圓周面向壁厚中心部形成淬火硬化層，并在兩淬火硬化層之間持有殘留有軟質未淬火層的呈U字形的圓滑硬度分布、且形成比從內圓周面開始的硬化層深度更深的從外圓周面開始的硬化層深度(參照特開平11-61264號公報、特開平11-236619號公報)。
但是，在上述①的滲碳法中，由于履帶軸套的端部也被均勻地滲碳硬化，所以雖然作為油封軸套的功能良好，但為了提高外圓周面上的耐磨性必須加深滲碳硬化層，所以需要加長滲碳時間，并且有因使用大量滲碳氣體等的成本問題。另外，例如在軸套的壁厚較厚的大型履帶軸套上，由于從強度、耐磨性的觀點出發需加深硬化層深度，所以會引起降低生產率及成本上升的問題。并且，因在內外圓周面上滲碳加熱時間所需長時間而形成數十μm晶面氧化層或不完全淬火層，所以容易引起疲勞強度和耐沖擊特性惡化的問題。
另一方面，在上述②的高頻淬火法中，雖然與①的滲碳法相比成本得到改善，但必須進行從外圓周面及內圓周面的兩次淬火處理，而不獲得能充分的生產率的改善及降低成本的熱處理。并且，該高頻淬火法不可避免在油封履帶軸套的端面部有淬火部分的不均勻或遺漏，確保作為防止向軸套內圓周部浸入沙土的防塵密封墊的耐磨性上有問題。
另外，在上述③的先進行冷卻內圓周面以后再冷卻外圓周面的方法中，具有能以一次的淬火操作并以極低的成本制造耐磨性顯著的履帶軸套的優點，但當在用噴射冷卻進行內圓周面的冷卻時，通常，在該噴射冷卻中，大多為了提高其熱傳導率而將被冷卻面設在距噴嘴孔徑的約10倍的距離，另外，因噴水的排出性不好，所以在用于更小孔徑的圓筒管內圓周面的冷卻時，有得不到均勻冷卻和充分冷卻的問題。特別在用于內徑小的履帶軸套時，或在以為了提高生產率為目的而對兩個以上的履帶軸套在將其端面部重疊的狀態下實施內圓周面的淬火時，具有不能避免內圓周面的淬火不均勻并難于提高生產率及降低成本的問題。
另外，如特開平11-236619號公報所述，通過從外圓周面的高頻加熱將軸套毛坯整體暫時加熱到能淬火的溫度以后，一邊繼續外圓周面的加熱一邊先行實施內圓周面的冷卻，在規定的時間以后停止外圓周面的加熱并冷卻其外圓周面，用這種方法，與冷卻時間相比其加熱時間長，且越提高加熱速度則履帶軸套的外圓周面與內圓周面相比就越被過加熱，在淬火時有容易發生淬裂的問題，這是阻礙實現充分的生產率及穩定質量的重要原因。并且在過加熱時，由于對裝卡履帶軸套的裝具也進行在加熱后反復被淬火介質冷卻的循環，所以也有裝具的耐久性的問題。
另外，如上所述，對于兩個以上的履帶軸套，在將其端面部重疊的狀態下實施內圓周面的淬火時，因重疊而在履帶軸套兩端面的密封平坦部不能確保穩定的淬火硬化層，有不能用于油封軸套的問題。
并且，在用于對內圓周面噴射冷卻時，難于完全隔斷從與履帶軸套兩端面部接觸且分離內圓周面側與外圓周面側的水流的隔板和軸套端面部之間的內圓周面的冷卻介質的泄漏，并不能完全避免在上述油封履帶軸套的端面部分的淬火部分產生不均勻或遺漏，必須要進行作為用于防止向軸套內圓周部浸入沙土的防塵密封墊的確保耐磨性的檢查。
另外，即使用高頻淬火法能以良好生產率形成淬火硬化層，但在淬火后實施的低溫回火處理中需要大規模的回火爐，所以有其生產線也變得規模大的問題。另外，即使進行高頻回火，也必須要進行內、外圓周面的回火加熱，有生產率不高的問題。
本發明鑒于上述問題點，其目的在于提供一種履帶軸套及其制造方法以及制造裝置，通過由冷卻介質的管內層流實施內圓周面冷卻，能在內徑小的履帶軸套或兩個以上重疊進行淬火的履帶軸套內圓周面上形成均勻淬火層，可以實現比滲碳處理或高頻淬火處理更能改善生產率及成本。
另外，本發明的目的在于提供一種履帶軸套制造方法以及制造裝置，通過將內圓周面進行管內層流冷卻，能夠完全隔斷從與履帶軸套端面部接觸的分離水流用隔離裝具的間隙向內圓周面泄漏冷卻介質，并且通過隔離裝具以減緩從軸套兩端面附近的內圓周面的冷卻速度，可以將其端面的密封平坦部淬火硬化，因此也可以適用于油封履帶軸套。
并且，本發明的目的在于提供一種不需要從內圓周面的加熱且能對小內徑的長的圓筒狀鋼管的內圓周面可靠地淬火、所以可以廉價地制造具有必要的耐磨性及強度的圓筒狀通用部件的方法及裝置。
并且，本發明的目的還在于提供一種制造履帶軸套的方法及裝置，在為了廢除或簡化對淬火后的履帶軸套實施回火處理的工序而在邊實施從外圓周面的高頻加熱邊先行實施從內圓周面的冷卻、且在規定的時間以后進行從外圓周面的冷卻的一系列的淬火操作中，進行直至從外圓周面的高頻隨后加熱中或停止高頻加熱并開始外圓周面冷卻期間，將從內圓周面的冷卻停止規定時間，因從外圓周面向內圓周面的熱擴散而在短時間內將內圓周面回火，并實施內圓周面的再冷卻，且在規定的時間后進行從外圓周面的冷卻的一系列的淬火操作，以此使內圓周面淬火硬化層回火形成馬氏體組織，從而廢除外圓周面的淬火硬化層的回火處理，用實施從外圓周面的短時間的高頻回火能廉價制造具有充分韌性及耐磨性的履帶軸套。

發明內容
本發明中的第1的特征為使用分隔裝具，在冷卻履帶軸套內圓周面時減緩其兩端面附近的內圓周面的冷卻，并通過從外圓周面的高頻追加加熱有效地將兩端面部加熱而使用將內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質隔開，以此，將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到從外圓周面的壁厚的1/2以上的寬度。并且，通過將相同原理的分隔裝具配置在兩個履帶軸套之間，能將必須具有端面部硬化層的油封用履帶軸套淬火，能顯著提高生產率。
在此，上述從外圓周面的高頻追加加熱，是在將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度的操作以后，①將一邊先行冷卻履帶軸套的內圓周面、一邊維持外圓周面能被淬火處理溫度的加熱稱為追加加熱，另外如后所述，在將用另外設置的爐內加熱或高頻加熱的裝置加熱的履帶軸套轉移到淬火裝置上并進行一系列淬火操作時，不僅進行上述追加加熱，②消除在向淬火裝置的手工操作時容易發生的外圓周面上的局部溫度不均勻。
③即使更高設定爐內加熱的履帶軸套的外圓周面溫度并用更長的內圓周面先行冷卻時間，外圓周面溫度不會過冷卻，能使軸套壁厚內部穩定地形成軟質的未淬火層并且容易形成外圓周面淬火硬化層。
④將履帶軸套的外圓周面的淬火硬化層回火。
等為目的的操作。在本發明中，將上述①的加熱稱為追加加熱。
根據本發明的履帶軸套的制造方法，第1要點，其特征在于從履帶軸套外圓周面進行高頻加熱、并且在履帶軸套的兩端面部壓裝分隔裝具以便使內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質互不干涉、同時使用單獨進行內圓周面冷卻與外圓周面冷卻的淬火裝置，在從外圓周面用高頻加熱將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度、或將在其他工序整體加熱到能進行淬火處理的溫度的履帶軸套毛坯裝到能從外圓周面進行高頻追加加熱的淬火裝置上以后，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，經過規定的時間以后實施從外圓周面的冷卻，或一邊實施從外圓周面的高頻加熱一邊先行實施從內圓周面的冷卻，經過規定的時間以后實施停止從外圓周面的高頻加熱并進行冷卻的一系列淬火操作，在該操作中，通過使用具有延遲履帶軸套兩端面附近的內圓周面的冷卻、及/或由從外圓周面的高頻追加加熱而有效地加熱兩端面部的形狀的分隔裝具，從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心部形成淬火硬化層，并在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，而且使從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且將上述未淬火層的組織形成為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織，將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到使其寬度超過從外圓周面起的壁厚的1/2以上。
其次，本發明的第2個特征為在一邊實施上述的從外圓周面的高頻追加加熱，或結束其高頻追加加熱，一邊在將內圓周面先行冷卻的途中、短時間地終止該先行冷卻且使外圓周面側的熱向內圓周面側擴散移動以后，實施外圓周面的冷卻和內圓周面的再冷卻，以此形成因在內圓周面的短時間的高溫回火的馬氏體組織的硬化層，并在外圓周面上形成更硬質的馬氏體組織的硬化層。
本發明的履帶軸套的制造方法，第2要點，其特征在于從履帶軸套外圓周面進行高頻加熱、并且在履帶軸套的兩端面部壓裝分隔裝具以便使內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質互不干涉、同時使用單獨進行內圓周面冷卻與外圓周面冷卻的淬火裝置，在從外圓周面用高頻加熱將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度、或將在其他工序整體加熱到能進行淬火處理的溫度的履帶軸套毛坯裝到能從外圓周面進行高頻追加加熱的淬火裝置上以后，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，或一邊實施從外圓周面的高頻加熱一邊實施從內圓周面的冷卻，經過規定的時間以后實施從外圓周面的冷卻，或停止從外圓周面的高頻加熱并實施冷卻的一系列的淬火操作，在該操作中，包括在從外圓周面的高頻加熱中或在停止該高頻加熱到結束外圓周面冷卻的期間，停止從內圓周面的冷卻，并通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散在短時間將內圓周面回火的工序，以此形成從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心部的淬火硬化層，同時在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，并且使從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且將上述未淬火層的組織形成為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織，使內圓周面淬火硬化層回火并形成馬氏體組織。
在本發明中，所謂的停止從上述內圓周面的冷卻，是指在從外圓周面的高頻加熱中或停止該高頻加熱并到開始外圓周面冷卻期間，停止從該內圓周面的冷卻，通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散，在短時間內將內圓周面進行回火以后，實施內圓周面的再冷卻。
上述各發明中，通過高頻加熱將上述外圓周面短時間回火。
另外，在上述各發明中，分隔上述內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質的分隔裝具，被壓裝在履帶軸套兩端面的密封平坦部及/或內圓周面倒角部，其接觸部的介質泄漏極其微小。
在上述的一邊實施從外圓周面的高頻追加加熱，或在結束其高頻追加加熱、一邊在對內圓周面先行冷卻的途中短時間終止該先行冷卻時，外圓周面側的熱向內圓周面側擴散移動且內圓周面側的溫度上升。此時，在內圓周面的先行冷卻中，在內圓周面側已經形成馬氏體時，在該馬氏體上被急速地回火并賦予其韌性。例如在將壁厚為8mm的履帶軸套以6kHz的高頻加熱電源整體加熱到950℃以后，一邊實施從外圓周面的高頻追加加熱以將外圓周面溫度保持在950℃、一邊對內圓周面實施5秒鐘的層流水冷卻，在將該高頻加熱與內圓周面冷卻中斷1秒鐘期間，內圓周面溫度因從外圓周面側的熱流入從150℃被再加熱·回火到500～600℃。然后，通過同時實施外圓周面的冷卻及內圓周面的再冷卻，在內圓周面上形成被短時間高溫回火的馬氏體組織的硬化層，并且在外圓周面上形成更硬質的馬氏體組織的硬化層。通過利用該方法，可以制造不需在其他工序的將內圓周面的低溫回火處理的履帶軸套。并且，在需要于外圓周面的更硬質馬氏體韌性時，為了達到只將外圓周面高頻回火處理的目的，不需要以往的大規模的低溫回火設備，特別是，若進行由本淬火裝置的高頻加熱的短時間回火處理，則可以實現極低的低成本化，并且也可以顯著地提高其生產率。
在用上述的從外圓周面的高頻加熱的履帶軸套的整體加熱之后，一邊將內圓周面先行冷卻一邊實施從外圓周面的高頻追加加熱時的電力接入，是通過從內圓周面的冷卻、外圓周面溫度至少為A3線溫度以上作為在外圓周面形成淬火硬化層的條件，通常設定為保持在800℃以上的溫度。為了實現該目的，最好一邊自動地測量外圓周面溫度一邊確保用外圓周面冷卻的外圓周面淬火硬化層的質量，具有在生產線設備上的該功能，在質量管理上是極其有效的。另外，作為外圓周面溫度的測量方法，使用光溫度計的非接觸測定或用熱電偶的接觸式中的任意一種都有效。
另外，在實施上述從外圓周面的高頻追加加熱時，當履帶軸套為薄壁時，例如為10mm的壁厚時，由于在實施1kHz的高頻加熱時高頻加熱的加熱浸透深度達到內圓周面，所以最好選擇3kHz以上的頻率。因此，由于既希望在整體加熱時用加熱浸透深度深的低頻率的加熱，又希望在上述高頻追加加熱時用高頻率的加熱，所以作為淬火裝置的加熱電源，最好使用可以振蕩2種頻率的電源或2種以上頻率的電源。因此，在其他工序實施用低頻率的整體加熱以后，將被加熱的履帶軸套配置在淬火裝置上，并實施用高頻率的追加加熱，從省電及生產率、質量的觀點出發是理想的。但是，從生產率與設備投資的觀點出發，用1種頻率的高頻電源有效地實施整體加熱及追加加熱的兩方是理想的，作為此時的電源，從頻率及加熱浸透深度的觀點出發，根據履帶軸套壁厚(約6～30mm)，最好使用1～20kHz的電源。
另外，關于上述浸透深度，在一邊對內圓周面進行先行冷卻、一邊對外圓周面加熱時，馬氏體被形成達到內圓周面的規定深度，并且為了在其壁厚內部進行珠光體變態，在該范圍內實行強磁性體化且上述加熱浸透深度減少到在常磁性的奧氏體狀態的加熱浸透深度的約1/30(αFe的浸透深度p(mm)的近似式；p＝16/(√f)，γFe的浸透深度p(mm)的近似式；p＝500/(√f)，其中f為頻率(Hz))，可以認為上述的操作受頻率的影響不很明顯。但是，最好近似地參考上述頻率的選定。
并且，如上述的第1特征及第2特征所述，是對履帶軸套的內圓周面進行先行冷卻，且在規定時間以后進行外圓周面冷卻的淬火操作(TimeShift Quench(TSQ))，是通過內圓周面先行冷卻而在內圓周面側形成淬火硬化層，并且，在靠近中央部形成了鐵素體、珠光體、貝氏體以后，通過外圓周面冷卻在外圓周面側形成淬火硬化層的技術，但由于當履帶軸套的壁厚較薄時，在形成鐵素體、珠光體、貝氏體之前或充分形成之前，外圓周面容易被冷卻，所以最好盡量將履帶軸套整體加熱溫度設定得高(例如900～1000℃)。在將上述履帶軸套毛坯整體在其他工序用加熱爐加熱時，最好用淬火裝置所具有的高頻加熱裝置，以短時間從外圓周面進行再加熱。
另外，如上述的第1特征及第2特征所述，實施從履帶軸套的外圓周面的高頻追加加熱，同時實施內圓周面的先行冷卻，并在規定的時間以后停止從外圓周面的高頻追加加熱且冷卻外圓周面的淬火操作(TimeShift Induction Quench(TSIQ))，是以通過上述TSQ的內圓周面的先行冷卻而不冷卻外圓周面的方式而由從外圓周面的高頻感應給予追加加熱，即使在履帶軸套的壁厚薄時，或用于履帶軸套毛坯的鋼其淬火性高時也能在履帶軸套壁厚內部充分形成鐵素體、珠光體、貝氏體，并且最好在外圓周面側更深地形成淬火硬化層。
其次，本發明的第3特征為，為了在內徑更小的履帶軸套上，形成在內圓周面上無不均勻、且更均勻的淬火硬化層，或以提高生產率為目的，為了在將兩個以上的履帶軸套的端面部彼此重合成的小內徑長圓筒體上，形成在內圓周面上無不均勻、且更均勻的淬火硬化層，而停止向內圓周面的噴射冷卻，將導入冷卻介質的管配置在軸套內徑部，并使該冷卻介質在具有小于履帶軸套內徑的外徑的冷卻介質導入管的外圓周面與軸套內圓周面所夾持的空間內，實行沿履帶軸套的長度方向、且與熱傳導面平行流動的管內冷卻法(以下，將被與熱傳導面平行的冷卻介質的層流的冷卻，簡單地稱為「層流冷卻」)。
本發明的履帶軸套的制造方法，第3要點，其特征在于使用在將履帶軸套毛坯加熱到能淬火處理的溫度以后、可從內圓周面冷卻及外圓周面冷卻和/或從外圓周面進行高頻加熱的淬火裝置，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，或實施從外圓周面的高頻追加加熱、同時先行實施從內圓周面的冷卻、經過規定的時間以后實施從外圓周面的冷卻，或停止從外圓周面的高頻加熱并實施外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，在該操作中，至少履帶軸套的內圓周面，通過使平行于其內圓周面且與履帶軸套的軸心方向平行的冷卻介質流動進行的冷卻，在更小內徑的長履帶軸套或多個履帶軸套的內圓周面上形成無不均勻的淬火硬化層，并通過從外圓周面的冷卻在外圓周面上形成淬火硬化層，且在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，而且將從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且將上述未淬火層的組織形成為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織。
在上述各發明中，最好通過使冷卻介質沿與履帶軸套的軸心方向平行流動而對上述內圓周面及外圓周面的至少一方進行冷卻。另外，最好用螺旋形線圈進行上述高頻加熱或高頻追加加熱，并同時對多個履帶軸套淬火。另外，最好用鞍型電感線圈進行上述高頻加熱或高頻追加加熱，且在相互鄰接的履帶軸套之間夾持絕緣體，進行由該鞍型電感線圈的加熱。
另外，在同時淬火多個履帶軸套時，相鄰的履帶軸套之間通過能使其端面露出的中間分隔裝具而重疊，使與該中間分隔裝具相接的履帶軸套兩端面的密封平坦部的表面層，超過從外圓周面壁厚的1/2以上的寬度被淬火硬化。
并且，為了導入上述內圓周面冷卻用的冷卻介質，將具有比履帶軸套內徑小的外徑的導入管配置在內圓周面側，且使流入該導入管的冷卻介質在由該導入管的外圓周面與履帶軸套內圓周面圍成的空間內、與履帶軸套內圓周面平行且與該履帶軸套的軸心方向大致平行地流動，從而進行層流冷卻。另外，上述內圓周面冷卻用的冷卻介質，在流入上述導入管以后，通過壁面而改變方向且流動于由該導入管外圓周面與履帶軸套內圓周面所圍成的空間內。
以此，當在上述淬火裝置上的履帶軸套的裝載形態為縱置時，使冷卻介質在上述導入管內從下向上流動，且在履帶軸套的最上部位置的更上的位置，用由球面或與其類似曲面構成的改變方向部件改變流動方向以后，使其流動于導入管的外圓周面與軸套內圓周面圍成的空間內，則內圓周面冷卻介質的排出性變的良好。
另外，對于上述層流的發生方法，是從內徑噴嘴將噴射狀的冷卻介質噴在履帶軸套的內圓周面上，并填充內徑噴嘴與履帶軸套內圓周面之間的空間，并且通過將履帶軸套的上端側封閉以形成向履帶軸套長度下方的層流的方法，或與其相反，也有通過將履帶軸套的下端側封閉以形成向履帶軸套長度上方的層流的方法。另外，雖然用于將沿長度上方的層流層流化的冷卻介質的流量可以較少，但為了淬火硬化而必須實現充分的冷卻，對此無論如何要使必要的冷卻介質量流動，或在排出冷卻介質上下工夫，所以就設備而言最好利用朝向上述長度上方的層流。
另外，將多個履帶軸套重疊的小內徑圓筒體的內圓周面用上述層流冷卻可以淬火硬化，可大大提高端面的表面不需要淬火硬化的履帶軸套的生產率，且可以大大地抑制對淬火設備的投資。
上述的方向變換部件，是將分別冷卻內外圓周面的冷卻介質的流動分隔的部件，并且，從極力抑制因從冷卻介質導入管流出的冷卻介質沖突的沖擊或因流動紊亂帶入氣體或氣體滯留的觀點出發，其方向變換部位的形狀最好是凹形的球面或與其類似的曲面，并且，其曲面形狀，在與履帶軸套接觸的位置最好與該履帶軸套的軸向大致平行。根據這樣的形狀，可以在該接觸部使冷卻介質充分層流化，根據伯努利的流動原理，在履帶軸套與方向變換部件的微小間隙上會產生負壓，而不產生冷卻介質的向外圓周側的泄漏，能將在作為油封履帶軸套而使用時所必須的軸套端面的表面無不均勻地淬火。
并且，在冷卻上述內圓周面時，使用將上述內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質的分隔裝具，以延遲履帶軸套兩端面部附近的內圓周面的冷卻，且通過從外圓周面的高頻追加加熱有效地加熱兩端面部，以此可將履帶軸套兩端面密封平坦部的表面層形成從外圓周面起跨過軸套壁厚的1/2以上寬度的穩定的淬火硬化層。
此時，導入管外圓周面與履帶軸套內圓周面所圍成的空間，其直徑差最好在1mm以上，20mm以下。其理由是，下限的1mm，是在考慮到軸套內圓周面的位置與導入管的位置及在高頻追加加熱時為加熱均勻化而需要將軸套以同一軸心轉動時的位置精度的要求，及考慮到通過冷卻介質在冷卻時從履帶軸套帶出的熱量而不被加熱過度的要求。另外，上限的20mm，是考慮超過該20mm則需要的水量過多而浪費。另外，在現實中只要為3～10mm則冷卻上沒問題。
并且，在將上述履帶軸套內圓周面均勻淬火時，也應當對用于履帶軸套的鋼材與淬火性的關系進行討論，但在使用通常的碳素鋼時，冷卻介質為水，且如上所述，在實施沿履帶軸套的長度方向流動的層流冷卻時，對從履帶軸套內徑與冷卻介質的導入管的外徑求出的截面面積的單位截面積的水量為9升/min·cm2以上，此時的流速為1.5m/sec以上。并且，為了獲得形成無不均勻的淬火硬化層的充分冷卻能量，最好對于履帶軸套內圓周面、外圓周面的各面積的單位面積的水量為0.1升/min·cm2以上。另外，在利用添加了例如Cr、Mo、Mn、Ni等的各種合金元素且改善了淬火性的鋼材時，可以考慮用更少量的冷卻介質的淬火可能性，但相反地，通過用廉價的水作為冷卻介質能有望在實現降低鋼材價格方向的改善。
但是，為了在開始內圓周面冷卻之前或在冷卻中實施從外圓周面的高頻追加加熱，當冷卻介質的導入管過于接近履帶軸套內圓周面時，該導入管本身也受到高頻加熱，既浪費了多余的能源，又有因加熱冷卻而使導入管變形老化的危險。因此，導入上述冷卻介質的導入管，其在導入管的外圓周面上包覆上具有隔熱功能或反射輻射熱功能的材料，或套上套子，以此可以實現因縮短加熱時間而提高生產率。
另外，如上所述，在冷卻介質的導入管本身被高頻加熱時，通過提高頻率可以使加熱浸透深度變淺，所以最好用選擇適當頻率而降低加熱的方法。
另外，最好使用由高頻加熱而幾乎不發熱的Si3N4、Al2O3、SiO2等的陶瓷材料或Fe-30～50at％Mn合金等的反鐵磁性合金，或電阻極大的金屬合金(例如鎳鉻、坎塔爾等)。同樣，用于與履帶軸套的上下端面接觸的冷卻介質的分隔裝具或夾持于履帶軸套之間使用的中間隔離裝具的材料也是這樣。
關于履帶軸套的外圓周面冷卻，通常，最好使用噴射淬火裝置，但另一方面，有該噴射淬火裝置與從外圓周面的高頻加熱用的感應元件(或線圈)位置關系的問題。即，雖然感應元件越接近履帶軸套外圓周面越可以高效率地加熱履帶軸套，但在結束該加熱后且開始外圓周面的噴射冷卻時，感應元件成了冷卻的障礙，可能產生淬火不均勻。另外，例如在將履帶軸套兩端面彼此重疊并進行淬火時，當履帶軸套較長時，必然在上端部噴射水的落下量多，并干擾了下端部的噴射冷卻，因水量過多而使冷卻水滯留，因此發生下端部的淬火不均勻。為了解決該問題，如特開平11-236619號公報所述，用一邊實施內圓周面冷卻，一邊移動履帶軸套、加熱線圈或外圓周面冷卻水套中的任意一個，以便使加熱線圈不進入外圓周面冷卻水套并實施外圓周面冷卻的方法，但用這樣的方法就有淬火設備變的更復雜的問題。
對于該問題也考慮將高頻線圈做成螺旋形，并通過線圈間隙將來自外圓周面冷卻水套的噴射用于履帶軸套外圓周面冷卻，但在這樣的情況下，有對線圈沖擊引起的噴射的反射流問題，以及當履帶軸套外圓周面與高頻線圈內徑之間的余隙過小時容易引起冷卻不均勻的問題。
為了解決該問題，本發明的第4特征在于在將大致均勻地加熱到能進行淬火處理溫度的履帶軸套內圓周面淬火的裝置上，將履帶軸套配置在具有比軸套外徑更大內徑的外圓周用圓筒管內，并一邊從外圓周用圓筒管的外側冷卻軸套內圓周面、一邊將外圓周面進行高頻追加加熱，并在加熱結束后使冷卻介質流動于與軸套外圓周面之間的空間內，用層流冷卻法實施其外圓周面冷卻。該方法雖然是最簡單的方法，但如上所述，由于在于外圓周面冷卻水套內不進入追加加熱線圈的狀態下實施外圓周面冷卻，所以不必一邊實施內圓周面冷卻一邊移動軸套、追加加熱線圈、外圓周面冷卻水套中的任意一個，而使淬火設備更簡單化。
本發明的履帶軸套的制造方法，其第4要點在具有上述第3特征的發明中，上述外圓周面的冷卻，是將履帶軸套配置在具有其內徑比履帶軸套外徑大的外圓周用圓筒體內，并使冷卻介質在該外圓周用圓筒體和履帶軸套外圓周面之間、與履帶軸套外圓周面平行且沿該履帶軸套軸心方向流動，進行層流冷卻。此時，上述外圓周用圓筒體，其一部分包含鞍型感應元件或螺旋形線圈，或者被配置在該鞍型感應元件或螺旋形線圈的內側或外側，并且用絕緣材料使該外圓周用圓筒體難于被感應加熱。并且，從外圓周用圓筒體不被感應加熱的觀點出發，只要具有可以使外圓周用圓筒體在高頻加熱時不在線圈附近、在外圓周面冷卻時能迅速移動到能達到其功能的上述位置的機構，或以將外圓周用圓筒體分割為兩個以上的構造而在外圓周面冷卻時對合并形成圓筒體的機構即可，并且最好利用廉價、且具有耐久性的金屬制造外圓周用圓筒體。
此時，以滿足下述條件中的一個以上的條件進行上述內圓周面及外圓周面的層流冷卻，即，對于從履帶軸套與冷卻介質的導入管的外徑求出的截面積、以9升/min·cm2以上的冷卻介質量，冷卻介質的流速為1.5m/sec以上及/或對于從履帶軸套的內圓周面、外圓周面的各面積、以0.1升/min·cm2以上的冷卻介質量。另外，在上述高頻加熱時，為了提高均熱性，最好能使履帶軸套以其圓筒中心軸為大致中心而轉動。并且，也可以在停止追加加熱后的外圓周面的層流冷卻時停止轉動。另外，在上述各發明中，用于上述冷卻的冷卻介質，是水或水溶性淬火液。從上述外圓周面的冷卻，也可以利用使其外圓周面均勻冷卻的噴射等的射流冷卻。另外，在上述淬火處理后實施100℃以上350℃以下的低溫回火處理。
其次，用具有上述第1特征的履帶軸套制造方法獲得的本發明的履帶軸套，第1要點，其特征在于在將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度以后，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，或實施從外圓周面的高頻加熱，同時先行實施從內圓周面的冷卻，經過規定時間以后實施從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，從而自外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心形成淬火硬化層，并且在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，且使從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且上述未淬火層的組織為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織，并將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到其寬度超過從外圓周面起的壁厚的1/2以上。
在本發明的履帶軸套上，以跨過約全區域來淬火硬化兩端面的密封平坦部表面，上述軟質的未淬火層，被形成于從壁厚中心起的內圓周面側，并且避開兩端面的密封平坦部而與兩端面附近的內圓周面連續。另外，上述淬火硬化層，被實施低溫回火處理，并且至少外圓周面及密封平坦部的硬化層的硬度為HV＝500以上。
另外，用具有上述第2特征的履帶軸套制造方法獲得的本發明的履帶軸套，其第2要點，其特征在于在將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度以后，實施從外圓周面的高頻加熱，同時先行實施從內圓周面的冷卻，經過規定時間以后實施從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，在該操作中，包括在從外圓周面的高頻加熱中或停止該高頻加熱到結束外圓周面的冷卻期間、停止從內圓周面的冷卻并通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散在短時間對內圓周面進行回火的工序，以此從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心形成淬火硬化層，并且在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，且將從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，上述未淬火層的組織由含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織構成，并且內圓周面淬火硬化層由回火馬氏體組織構成。
在本發明的履帶軸套上，停止從上述內圓周面的冷卻，是指在從外圓周面的高頻加熱中或停止該高頻加熱并到開始外圓周面的冷卻期間，停止從該內圓周面的冷卻，通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散在短時間將內圓周面進行回火以后，實施內圓周面的再冷卻。
另外，將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到其寬度超過從外圓周面起的壁厚的1/2以上。并且，外圓周面淬火硬化層，被實施用高頻加熱的短時間回火處理，并且至少外圓周面的硬度為HV＝500以上。
其次，用于更具體地實現上述的履帶軸套制造方法的履帶軸套的制造裝置，第1要點，具有將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理溫度的加熱裝置及/或可將履帶軸套毛坯從外圓周面高頻加熱的淬火裝置，其特征在于上述淬火裝置，具有內圓周面冷卻裝置，該裝置是將具有外徑比履帶軸套的內徑小的圓柱體或圓筒體配置在履帶軸套的內圓周面側，并通過使冷卻介質流動于在該履帶軸套內圓周面與圓柱或圓筒體的外圓周面所圍成的空間內，對內圓周面進行層流冷卻。
上述淬火裝置，進而，將配置在履帶軸套的內圓周面側的圓柱體或圓筒體作為導入冷卻介質的導入管，且將流入該導入管的冷卻介質變換方向并在由該導入管外圓周面與履帶軸套內圓周面所圍成的空間內具有方向變換部件，并對內圓周面進行層流冷卻。
在本發明中，通過對內圓周面的冷卻實施層流冷卻，可在將多個小內徑的履帶軸套在加熱裝置中加熱到能進行淬火處理的溫度以后，端面部彼此重合地移到淬火裝置中，或在具有淬火裝置的高頻加熱裝置中將其從外圓周面高頻加熱一次以后，先行冷卻內圓周面，或實施從外圓周面的高頻加熱、同時實施內圓周面的先行冷卻，并在規定的時間以后停止追加加熱，然后冷卻外圓周面的一系列的淬火操作，通過以上的操作，生產出從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心形成淬火硬化層，并且具有在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層的U字型圓滑的硬度分布，且將從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，上述未淬火層的組織，由包含在從淬火溫度的冷卻過程析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織構成的多個履帶軸套。
在此，上述內圓周面冷卻裝置，具有氣體導入閥，該氣體導入閥，在停止內圓周面冷卻時、將流動于由上述導入管與履帶軸套內圓周面構成的空間的冷卻介質向履帶軸套外側排出。并且，導入上述冷卻介質的導入管，由于不會因從外圓周面的高頻加熱而極度過熱，所以即使使用廉價的奧氏體類的不銹鋼或銅類材料也沒有問題，但根據原理最好用被高頻加熱而幾乎不發熱的Si3N4、Al2O3、SiO2等的陶瓷材料或Fe-30～50at％Mn合金等的反鐵磁性合金制造。
另外，上述履帶軸套的制造裝置，第2要點，具有將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理溫度的加熱裝置和/或可將上述履帶軸套毛坯從外圓周面進行高頻加熱的淬火裝置，其特征在于上述淬火裝置，包括配置于履帶軸套的外圓周面側且具有比該履帶軸套外徑大的外徑并導入冷卻介質的外圓周用圓筒管，使冷卻介質流動于該外圓周用圓筒管和履帶軸套外圓周面之間，并以層流冷卻外圓周面。
在此，導入上述冷卻介質的外圓周用圓筒管，由被高頻追加加熱幾乎不發熱的Si3N4、Al2O3、SiO2、富鋁紅柱石等制造。另外，上述外圓周用圓筒體，由上述絕緣性材料構成，或其在一部分上包含鞍型感應元件或螺旋形線圈，或者配置在該鞍型感應元件或螺旋形線圈的內側或外側，并且用絕緣材料使該外圓周用圓筒體難于被感應加熱。另外，從外圓周用圓筒體不被感應加熱的觀點出發，可以由外圓周用圓筒體在高頻加熱時不在線圈附近、而在外圓周面冷卻時能迅速移動到能達到其功能的上述位置的機構，或局部包含鞍型感應元件，或者將配置在該鞍型感應元件或螺旋形線圈的外側的上述外圓周用圓筒體分割成兩個以上，并在高頻加熱時位于從該鞍型感應元件或螺旋形線圈離開的位置且極力避免被感應加熱、在冷卻時對合并構成外圓周用圓筒體的結構構成。
并且，上述淬火裝置，在用于高頻追加加熱的線圈的內徑側及外徑側的至少一方，配置包圍履帶軸套的隔熱材料，及/或用隔熱材料將導入內圓周面冷卻介質的導入管的外圓周面包覆。另外，上述淬火裝置，還具有在外圓周面冷卻開始時刻監視、管理履帶軸套外圓周面溫度的檢查裝置。
另外，在本發明中，提供一種為了進一步提高生產率，而將支撐履帶軸套的支撐裝置、高頻加熱裝置、加壓·固定履帶軸套的加壓裝置及冷卻裝置等組合在一起的系統。
本發明的履帶軸套的制造裝置，第3要點，其特征在于為了在將履帶軸套毛坯整體從外圓周面高頻加熱到能進行淬火處理的溫度以后、可進行規定的淬火操作，或在裝入于其他工序被整體加熱到能進行淬火處理溫度的履帶軸套毛坯以后可進行規定的淬火操作，而具有支撐裝置、高頻加熱裝置、加壓裝置和冷卻裝置；所述支撐裝置，支撐履帶軸套；所述高頻加熱裝置，從被該支撐裝置支撐的履帶軸套的外圓周面進行高頻加熱；所述加壓裝置，為了將分隔裝具壓裝在其履帶軸套的兩端面上、以便使所述履帶軸套的內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質相互不干涉而加壓·固定該履帶軸套；所述冷卻裝置，分別獨立進行內圓周面冷卻及外圓周面冷卻。
在本發明中，上述規定的淬火操作，是先行實施從履帶軸套內圓周面的冷卻，或實施從履帶軸套外圓周面的高頻加熱及先行實施從內圓周面的冷卻，同時在規定時間以后實施從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，或者在直到開始從外圓周面的冷卻的期間，暫時停止從內圓周面的冷卻并通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散而在短時間內將內圓周面回火以后，實施內圓周面的再冷卻，并進行從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作中任意一種操作。
另外，上述高頻加熱裝置，是防止在將多個履帶軸套同時加熱時設定在相鄰接的履帶軸套的接觸位置或履帶軸套之間的分隔裝具位置的放電現象的螺旋形線圈。另外，上述支撐裝置，可以轉動及上下移動。
其次，本發明的第5特征為由于加熱時間比冷卻時間長，所以為了避免因過于提高加熱速度而使履帶軸套外圓周面比內圓周面過加熱、在淬火時容易發生淬裂的問題，而另外設置將多個履帶軸套在加熱爐或以高頻加熱到能進行淬火處理的溫度的裝置，以在淬火裝置外預先加熱的狀態，移到可以從上述外圓周面進行高頻加熱的淬火裝置內，并盡可能短地限制在淬火裝置內的高頻加熱時間，以解決上述問題，并可以控制淬火工具等的老化。
本發明履帶軸套的制造裝置，第4要點，其特征在于具有將履帶軸套毛坯整體大致均勻加熱到能進行淬火處理溫度的加熱裝置，和可從上述履帶軸套毛坯的外圓周面進行高頻加熱的淬火裝置，和將在上述加熱裝置上加熱后的履帶軸套毛坯搬運到上述淬火裝置中并將在該淬火裝置中處理完畢的履帶軸套從該淬火裝置搬出的搬運裝置；上述淬火裝置，實施從履帶軸套毛坯的內圓周面的先行冷卻，同時在規定的時間以后停止從外圓周面的加熱并冷卻外圓周面。
根據本發明的制造裝置(系統)，由于可以用加熱裝置將多個履帶軸套整體加熱，所以能提高加熱的生產率，與在淬火裝置內實施整體加熱時相比能飛躍地提高生產率，并且可以防止淬火工具類的老化。例如，在將兩個外徑為59mm、內徑為38mm、長度為138mm的履帶軸套同時淬火時，用以往的方式在其他工序將內、外圓周面高頻淬火，約每30秒能生產一個，而若用本系統，可以每6秒生產一個，可以提高5倍生產率。


圖1(a)(b)(c)是表示內圓周面冷卻用噴嘴實例的剖面圖。
圖2(a)(b)是表示方向變換部件的變形例的剖面圖。
圖3是表示分隔裝具及其配置的剖面圖。
圖4(a1)(a2)～(d1)(d2)是表示外圓周用圓筒體實例的剖面圖。
圖5是表示外圓周層流冷卻的水流實例的剖面圖。
圖6是淬火裝置的概略結構圖。
圖7是表示熱處理裝置一實例的概略結構圖。
圖8是用于實施例的履帶軸套形狀。
圖9是表示高頻淬火用感應元件形狀的剖面圖。
圖10是表示冷卻介質分隔裝具形狀的剖面圖。
圖11是表示中間分隔裝具形狀的剖面圖。
圖12是表示螺旋形線圈形狀的剖面圖。
圖13(a)(b)是表示內圓周面冷卻裝置的剖面圖。
圖14(a)(b)是表示用內圓周面冷卻的外圓周件溫度變化的曲線。
圖15是表示履帶軸套C用分隔裝具的形狀圖。
圖16是表示用于設定表1的內圓周面先行冷卻時間的預備考查結果曲線。
圖17(a1)(a2)(b1)(b2)(c1)(c2)是表示履帶軸套C的端面密封平坦部附近的宏觀腐蝕組織的照片及其說明圖。
圖18是表示履帶軸套C的端面密封平坦部的表面硬度分布圖。
圖19是表示中斷內圓周面冷卻的自我回火的履帶軸套C的硬度分布曲線。
圖20是表示內、外圓周面層流淬火裝置的剖面圖。
圖21是表示沖擊疲勞實驗裝置的圖。
圖22是表示履帶軸套C的沖擊疲勞實驗結果的圖。
圖23是履帶的分解立體圖。
圖24是用于說明履帶軸套端面的密封平坦部上的密封位置的說明圖。
具體實施例方式
下面，參照

本發明的履帶軸套極其制造方法和制造裝置的實施例。
(1)內圓周面冷卻用層流噴嘴在圖1(a)(b)(c)中，出示了內圓周面冷卻用層流噴嘴實例。它是淬火裝置內的履帶軸套的縱置時的裝載姿態。
在圖1(a)所示的實例中，具有比履帶軸套1的內徑小的外徑的導入管2被配置在該履帶軸套1的內圓周面側，在履帶軸套1的上端面的密封平坦部上，壓裝著方向變換部件3。該方向變換部件3，其下端面被形成為球面或與其類似的曲面。因此，冷卻介質在上述導入管2內從下向上流動(箭頭P)，在位于比履帶軸套1的最上部位置的更上位置，被方向變換部件3改變了流向以后(箭頭Q)，其流動于導入管2的外圓周面與軸套內圓周面所圍成的空間內(箭頭R)。
其次，在圖1(b)所示的實例中，在導入管4的外圓周面上實施凹凸加工5，以此更促進了淬火時的蒸汽膜破壞。除此之外的結構等，與圖1(a)所示的實例基本相同。
另外，對于圖1(a)(b)所示的層流的發生方法，如圖1(c)所示，是將來自內徑噴嘴6噴射狀的冷卻介質噴在履帶軸套1的內圓周面上，且填滿內徑噴嘴6與履帶軸套1的內圓周面之間的空間，并且由封閉履帶軸套1的上端側而形成朝向履帶軸套1的長度下方的層流的方法。在該方法中，必須以與履帶軸套1內徑大小的關系來調整流量。這就明確了使與先由導入管2產生層流大致相同的關系成立情況。另外，由該內徑噴嘴6形成的層流冷卻，具有可以向履帶軸套的內圓周面上的上、中、下部大致均勻地提供常冷的冷卻介質的特征，例如能提高在使用中間分隔裝具并將多個軸套重疊、同時將其的外圓周面淬火時的履帶軸套之間的間隙部的淬火性，有助于形成履帶軸套兩端部密封平坦面的淬火硬化層。另外，為了確保在內圓周面的層流的排出性，如圖所示，在噴射時付加向下的角度并形成向排水方向的流動，該方法適用于更長的圓筒管的內圓周面冷卻。但是，由從上述內徑噴嘴6的噴射產生層流發生方法，由于也具有在確保一定以上的流量時、必須開多個噴嘴孔，另外例如在冷卻途中停止內圓周面冷卻時的控制性惡化等的特征，所以應當從成本及特性的兩方面的觀點出發進行選擇，上述用導入管2產生層流的方法，在成本及中斷特性上有利。另外，作為確認層流的機構，最好在透明圓筒管上配置噴嘴，以目視確認消除由噴射產生的汽泡的條件(壓力、流量)。
其次，在圖2(a)(b)中，表示了方向變換部件的變形例。如其所示，作為方向變換部件，不局限于圖1(a)(b)所示的曲面形狀，使用圖2(a)所示的剖面為三角形形狀的方向變換部件3A，或圖2(b)所示的剖面為梯形形狀的方向變換部件3B也能獲得同樣的效果。
(2)分隔裝具在圖3中，出示了將兩個履帶軸套重疊并冷卻內圓周面時的分隔裝具形狀及其配置。
如圖所示，將內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質分隔的分隔裝具，有上部分隔裝具7、下部分隔裝具8和中間分隔裝具9構成。上部分隔裝具7和下部分隔裝具8，在內圓周面上分別具有防止內圓周面冷卻用的薄壁圓筒部7a、8a，并被壓裝在履帶軸套1兩端面的密封平坦部和內圓周面倒角部上。另外，中間分隔裝具9，在內圓周面上也具有防止內圓周面冷卻用的薄壁圓筒部9a、9a，相鄰的履帶軸套1之間通過該中間分隔裝具9而重疊并能使其端面露出。因此，延遲了履帶軸套1兩端面附近的內圓周面的冷卻，且由從外圓周面的高頻追加加熱能有效地加熱兩端面部，并能跨過從外圓周面的壁厚的1/2以上的寬度將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化。
(3)用于外圓周面的管內流動冷卻的外圓周用圓筒體圖4(a1)(a2)～(d1)(d2)是用于外圓周面的管內流動冷卻(層流冷卻)的外圓周用圓筒體的實例。
在圖4(a1)(a2)所示的外圓周用圓筒體10上，整體成形有鞍形感應元件11和外圓周面冷卻用水套12。另外，符號13所表示的是絕緣體，符號14所表示的是鐵素體鐵。在該例中，從開在外圓周面冷卻水套12上的多個噴嘴孔供給能產生層流的冷卻介質。
上述外圓周面冷卻水套12，不一定必須與鞍形感應元件11一體化，例如已知可以被2分割，只要在高頻加熱時位于不能用鞍形感應元件感應加熱的位置、而在停止高頻加熱且開始外圓周面冷卻時對合而形成圓筒體即可，此時，也表明不需要如絕緣體13所示的復雜的精細加工。
其次，圖4(b1)(b2)所示的外圓周用圓筒體15，是埋設了螺旋形線圈16的結構。其中，符號13是絕緣體。另外，圖4(c1)(c2)所示的外圓周用圓筒體17，是在螺旋形線圈16的內徑部通過絕緣體13配置的圓筒體的結構。
另外，圖4(d1)(d2)所示的外圓周用圓筒體18，是在螺旋形線圈16的外徑部通過絕緣體13配置外圓周面冷卻用水套12的結構。在該實施例中，也和圖4(a1)(a2)所示的實例一樣，從開在外圓周面冷卻水套12上的多個噴嘴孔供給能產生層流的冷卻介質。
另外，在該外圓周面冷卻水套12上，也與上述2分割的外圓周面冷卻水套一樣，是有效的分割，此時，也表明不需要如絕緣體13所示的復雜的精細加工。
在這些各外圓周用圓筒體10、15、17、18上，當考慮到外圓周面的層流冷卻介質的排出性時，最好是從履帶軸套1的上端部側或下端部側導入冷卻介質并向其反方向側排出，例如圖5的箭頭S、T所示，也可以從履帶軸套1的兩端部側分別導入冷卻介質，并如箭頭U、V所示，從中央部排出。或者，也可以相反地從中央部導入并從兩端部排出。
(4)淬火裝置在圖6中出示的是淬火裝置的一實例的概略結構圖。
在該淬火裝置20上，支柱22被直立設置在底盤21上，并且在該底盤21上支撐著高頻加熱裝置23及冷卻裝置24，由未圖示的升降機構能靈活升降地將第1橫臂部件25支撐在上述支柱22的下部，由升降馬達26及滾珠絲杠27將第2橫臂部件28能靈活升降地支撐在支柱22的上部。在此，上述高頻加熱裝置23，具有與未圖示的高頻電源連接的高頻變換器29、與該高頻變換器29連接并被配置在履帶軸套1的外圓周面上的螺旋形線圈30。另外，上述冷卻裝置24，具有用于進行履帶軸套1內圓周面冷卻的導入管(導水管)2、用于進行履帶軸套1外圓周面冷卻用水套12，并可以分別控制該內圓周面冷卻及外圓周面冷卻。
在上述第1橫臂部件25上，支撐著能繞與上述導入管2同一軸心轉動的、支撐履帶軸套1的略呈圓筒形狀的支撐裝置31，并且支撐著以皮帶驅動能使該支撐裝置31正反轉動的齒輪馬達32。另外，在該支撐裝置31的上端部上安裝了下部分隔裝具8。另外，在上述第2橫臂部件28上，支撐著用氣缸33使其上下運動的加壓裝置34，在該加壓裝置34的下端部安裝著上部分隔裝具7。另外，在上述底盤21上的上述外圓周面冷卻水套12相鄰位置上，設有由氣缸36的動作而能上下移動的外圓周面溫度測定用的熱觀測儀35。
使用這樣結構的淬火裝置20的淬火操作，是在將履帶軸套毛坯整體在其他工序中整體加熱到能淬火處理的溫度以后，裝在本裝置上進行，或裝在本裝置上用高頻加熱裝置23加熱以后再進行。在該淬火裝置20上，對上述履帶軸套1的設定，首先由第1橫臂部件25的上升將支撐裝置31上升到規定位置，并將履帶軸套1裝載到該支撐裝置31上以后，用升降馬達26的驅動將第2橫臂部件28下降到規定高度的位置，然后用氣缸33的動作使加壓裝置34下降并將其下端部的上部分隔裝具7壓在履帶軸套1的上端面上。
隨后，將第1橫臂部件25和第2橫臂部件28一起同步下降，以此將導入管2插入履帶軸套1的內圓周面側，并且用螺旋形線圈30及外圓周面冷卻用水套12將其外圓周面側包圍。然后，實施從外圓周面的高頻加熱并實施從內圓周面的冷卻，在規定時間以后停止從外圓周面的高頻加熱并實施冷卻的一系列的淬火操作。另外，在外圓周面的追加加熱時，為了提高熱均勻性，使支撐裝置31繞軸心轉動，并在停止追加加熱后的外圓周面層流冷卻時停止其轉動。另外，在開始外圓周面冷卻的時刻，用熱觀測儀35測量履帶軸套1的外圓周面溫度，以確保外圓周面的淬火質量。
(5)熱處理裝置圖7中出示的是熱處理裝置的一實例的概略結構。
在該熱處理裝置40上，設有能將履帶軸套1整體大致均勻加熱到可淬火處理溫度的隧道式高頻加熱爐41，并設有將用該隧道式高頻加熱爐41加熱的履帶軸套1搬運到淬火裝置20并將在該淬火裝置20處理過的履帶軸套1搬出的搬運裝置42。
若使用這樣的熱處理裝置40，則可以用隧道式高頻加熱爐41整體加熱多個履帶軸套1，所以能提高加熱的生產率。并且，將多個這樣同時加熱后的履帶軸套1通過中間分隔裝具重疊并在淬火裝置20中進行熱處理，與在淬火裝置內實施整體加熱時相比可以大幅度提高生產率。并且，具有可以防止淬火裝具類惡化的優點。
以下，說明本發明的具體的實施例。
(履帶軸套的準備)在以下的實施例中所使用的3種履帶軸套的形狀如圖8所示。在這些軸套上，在其端部的內徑上形成1～1.5c的倒角。并且，所使用的鋼材組分為碳濃度大致為0.5重量％，ID值其軸套A、B為0.85時，軸套C為1.63時的碳素鋼。
(實施例1；加熱實驗1)在本實施例中，如圖9所示，作為高頻加熱用感應元件，使用的是在內圓周面上埋入了鐵素體鐵14的鞍形感應元件11。在該鞍形感應元件11的外圓周面上配置了外圓周面冷卻用水套12，在其內圓周面上配置了冷卻水的導入管(導水管)2。此時，上述鐵素體鐵14的埋入長度與履帶軸套1的長度幾乎相同，且鞍形感應元件11為從履帶軸套1的外圓周面離開約3mm的形狀。并且，作為高頻電源使用的是6kHz、300Kw的電源。另外，圖9上符號13所表示的是絕緣體。
如圖10所示，履帶軸套1，其上下端部被將履帶軸套內圓周面與外圓周面的各冷卻介質分隔的上部分隔裝具7及下部分隔裝具8固定，在該狀態下一邊以240rpm速度轉動一邊被整體加熱到約950℃。此時分別向各個履帶軸套A、B、C的每一個的接入電力，A50kW，B80kW，C150kW。此時，例如履帶軸套B的加熱時間約為24秒左右。
但是，在一邊轉動一邊實施從外圓周面的高頻加熱時，當分隔裝具7、8使用的是SUS304等的金屬體時，由于已知在與履帶軸套的接觸部會引起放電，并且接觸部附近及端面部會被異常加熱，所以在本實施例中以絕緣體的石棉作為分隔裝具7、8的材料以防止上述放電現象。另外，在使用上述鞍形感應元件11的加熱實驗時，最好使用更具耐久性的SiN4、富鋁紅柱石、Al2O3、石英石等的陶瓷材料作為上述分隔裝具7、8的材料。
并且，由于在將兩個履帶軸套B重疊并實施從外圓周面的高頻加熱時，在重疊的履帶軸套端面部也會引起上述同樣的放電現象并被異常加熱，所以在此時也將由圖11所示的絕緣性優越的石棉構成的中間分隔裝具9介于重疊的部位，以防止放電現象。
(實施例2；加熱實驗2)在本實施例中，為了防止上述實施例1中所觀察到的放電現象，對履帶軸套B，使用圖12所示的螺旋形線圈16實施了高頻加熱。并且，該螺旋形線圈16的基本設計，是使用φ10mm的銅管且線圈間隔為10～25mm，并且線圈內徑被卷繞的比履帶軸套外徑大15mm，且使兩端部的線圈終端部上的1/2圈與履帶軸套端面平行。使用與實施例1相同的高頻電源，每一個履帶軸套B1所接入的電力為110kW并用來加熱。此時，履帶軸套B被加熱到950℃的時間約為12秒左右。
另外，即使在使用上述的SUS304制造的分隔裝具(參照圖10)進行加熱時，也不會發生在裝具接觸部的放電現象，可以防止以此為起因的異常加熱。
并且，在將兩個履帶軸套B重疊進行加熱時，可以防止在履帶軸套被重疊部分的放電現象，作為提高同時加熱多個履帶軸套的生產率的高效的加熱方式是極其有效的方法。并且，用耐久性顯著的金屬制造上述分隔裝具也能極其有效地降低成本。
另外，在本實施例中之所以能防止實施例1中所發生的放電現象的原因，是流過履帶軸套的電流方向由鞍型感應元件使之成為平行于圓筒軸的方向，而由螺旋形線圈產生流過履帶軸套的電流方向是沿圓筒體的圓周方向。
(實施例3；加熱實驗3)在本實施例中，用水作為冷卻內圓周面的冷卻介質，并且用與各履帶軸套內徑相等的透明的聚脂樹脂圓筒管取代履帶軸套并以此目視觀察流動的實驗。具體的是，如圖13(a)所示，將冷卻水的導入管2的外徑分別設定得比履帶軸套(聚脂樹脂圓筒管)1的內徑小2、4、8、10、20mm，并使用具有比履帶軸套1的內徑稍小直徑的球面的上部分隔裝具7，實施在由履帶軸套內圓周面與導入管外圓周面構成的空間內、在從履帶軸套的圓筒軸的上方向下方流動冷卻水。此時的水量，以25、50、100、150、200、300升/min為標準。
另外，作為比較例，使用了圖13(b)所示的噴射噴嘴6A。此時，噴嘴設計，例如在履帶軸套B上，鋸齒型配置了噴嘴孔徑為φ1.3mm、并將噴嘴的外徑做成比履帶軸套內徑(φ38mm)小且為噴嘴孔徑18倍的φ15mm，并且能冷卻具有噴嘴孔徑9倍直徑的履帶軸套內圓周面面積的孔數。
以用上述的聚脂樹脂圓筒管的目視觀察的流動實驗的結果，是以25～300升/min流量、其冷卻水的導入管外徑與履帶軸套內徑之差為2～20mm，幾乎在開始導入冷卻水的瞬間，可以達到不卷入空氣的良好的層流狀態，更詳細的是，由考查對于從用于產生層流狀態的聚脂樹脂圓筒管內徑與導入管外徑求出的空間截面積的水量的結果，可知用圖13(a)的層流噴嘴約為9升/min·cm2以上，用圖13(b)的層流噴嘴約為12升/min·cm2以上。另外，可以看到在停止從導入管2的冷卻水供給以后的層流水，因其自身具有的慣性力而排出，但該層流水因在密閉空間內的真空狀態所產生的反作用力而被吸回，并等待從排出口的空氣的進入以不均勻地緩慢排出。已知該現象，在內圓周面冷卻途中中斷層流冷卻時，因該不均勻而緩慢地排出冷卻水，會使履帶軸套的內圓周面冷卻不均勻，難于進行在淬火途中暫時中斷內圓周面冷卻并進行再冷卻的以自身熱量的回火(自回火)處理。
在本實施例中，為了用上述的慣性力盡快地排出層流水，配置了能在上述密閉空間內不產生真空狀態的氣體導入閥43，并通過該氣體導入閥43在停止冷卻的約0.1秒以后以導入空氣等的氣體使其動作，結果可以確認有極好的排出性。
另外，使用履帶軸套B、C用的噴射噴嘴6A(C用的噴嘴外徑為φ25mm)，觀察水量及內圓周面的水流狀況。其結果是發現在履帶軸套C上，以100、150、200升/min的條件，在履帶軸套上部實現了良好的噴射條件，但在中、下部上，因從上部的下落水與噴射水的干涉而不能充分滿足噴射條件。另外發現，以300升/min的條件，能從噴射冷卻狀態在履帶軸套的內圓周面與噴射噴嘴外圓周面之間形成的空間內幾乎完全地充滿水，且實現幾乎完全的層流狀態。并且，在履帶軸套B上以150升/min的條件也可以獲得同樣的效果。因此，在這些條件下的噴射冷卻幾乎與層流冷卻相等。并且，使用噴射噴嘴6A的冷卻，即使在停止了冷卻水以后仍然會持續一會從噴嘴孔的流水，所以得不到上述的用導入管2的冷卻水的排出性。
(實施例4；觀察內圓周面冷卻時的外圓周面溫度變化的冷卻方法的探討)用履帶軸套C在與實施例2同樣的條件加熱到約980℃以后放冷10秒，不實施高頻的追加加熱，以100、200升/min的流量只實施上述的層流冷卻及噴射冷卻，并一邊用非接觸式光電溫度測量外圓周面的溫度變化，一邊觀察冷卻速度及冷卻的均勻性。其結果是，如圖14(a)所示，對于在履帶軸套的上、中、下中任意之處能夠均勻地冷卻，而用噴射冷卻法，如圖14(b)所示，觀察到上部的冷卻速度與層流冷卻幾乎相同，但施加在中～下部的冷卻遲緩，層流冷卻法作為內圓周面冷卻法是極其有效的。但是，即使在噴射冷卻中，在將水量提高到300升/min以上時能大致均勻冷卻。這是因為如實施例3所示，內圓周面變換為層流冷卻狀態的緣故。
另外，用履帶軸套C及B確認的因噴射冷卻的不均勻化的問題，是軸套內徑更小、且因冷卻條件更苛刻的履帶軸套A的問題。并且，在該噴射冷卻時，將多個履帶軸套以端面部重疊同時將內圓周面均勻冷卻是極其困難的。
在此，在本實施例中，將兩個履帶軸套B以端面部彼此重疊并與實施例2相同的條件實施內圓周面冷卻，用與上述一樣測定外圓周面的溫度變化。其結果是兩個履帶軸套B的全部外圓周面大致被均勻地冷卻，將層流冷卻法作為小直徑長圓筒體的內圓周面冷卻方法是極其有效的措施。
并且，還確認了即使在實施3秒鐘的上述兩個履帶軸套B的內圓周面冷卻以后中斷2秒鐘內圓周面冷卻并使內圓周面復溫且再冷卻時，也能使外圓周面的溫度變化均勻，并改善了使實施例3的氣體導入閥43動作的冷卻水的排出性。
(實施例5；確認用分割裝具的隔熱效果)圖15表示的是本實施例中使用的履帶軸套C用的分割裝具。如圖所示，上部分隔裝具7、下部分隔裝具8，都在履帶軸套1的內圓周面上設有長度為10mm的內圓周面冷卻防止用的薄壁圓筒部7a、8a，并設計為以約45°的倒角部與履帶軸套1接觸并固定。另外，作為分割裝具材料，使用的是SUS304和石棉。
使用上述分隔裝具7、8并以與實施例4同樣的條件對履帶軸套C實施加熱·放冷以后，以流量200升/min、導入管外徑比履帶軸套內徑小8mm的條件實施內圓周面冷卻，并考查外圓周面的溫度變化。其結果是位于分隔裝具7、8位置的附近，外圓周面的冷卻明顯地遲緩，并明確地確認了用分隔裝具的防止冷卻效果，使用更具隔熱效果的石棉材料時其效果更明顯。
同樣的冷卻防止效果，是將中間裝具9(參照圖3)配置并重疊在兩個履帶軸套B之間，在以與實施例2相同的條件加熱了以后，以流量200升/min、導入管外徑比履帶軸套內徑小8mm的條件實施內圓周面冷卻，并在考查外圓周面的溫度變化的結果中也得到了確認。用這些上下分隔裝具及中間分隔裝具的冷卻防止效果，在后述的實施例中表明，作為用于以外圓周面冷卻而將一個或多個履帶軸套兩端面部的密封平坦部淬火硬化的機構是極其有效的。
(實施例6淬火實驗1)在本實施例中，在實施了用實施例1的鞍型感應元件的加熱以后，以表1所示的條件放置冷卻規定時間之后，以與加熱條件大致相同的條件一邊實施從外圓周面的高頻追加加熱一邊使用比履帶軸套內徑小8mm的導入管對內圓周面實施各種流量的層流冷卻和實施例3中所記載的噴射冷卻，當完全冷卻以后，通過對內圓周面及外圓周面的硬度的測量考查淬火不均勻的產生狀況。
表1淬火條件表

另外，表1的內圓周面先行冷卻時間是預先考查各履帶軸套A、B、C的壁厚截面上的淬火硬化硬度分布而選擇的時間。例如圖16是在將履帶軸套B從外圓周面加熱到約950℃以后，改變內圓周面層流冷卻時間并在先行冷卻以后對外圓周面進行噴射冷卻時(TSQ)、及在5.5秒鐘的先行冷卻中還繼續從外圓周面的高頻加熱以后，停止其加熱并對外圓周面進行噴射冷卻時(TSIQ)所得到的硬度分布。根據該圖，在TSQ時，當同時冷卻內圓周面時，壁厚截面上被淬透硬化，但在先行時間為4～6秒中獲得了沿上述本發明宗旨的硬度分布，并且在5.5秒的TSIQ中(該圖中以×表示)，形成了更深的按本發明宗旨的外圓周面硬化層，并且能更穩定地形成內部的未淬火硬化層、形成軟質層。
另外，在本實施例中所使用的外圓周面噴射冷卻用水套，被配置成噴嘴孔徑為1.5mm、噴嘴間隔為13.5mm的鋸齒狀。另外，履帶軸套外圓周面與水套內圓周面之間的間隙，對各履帶軸套A、B、C為30mm。
在表2中表示了內、外圓周面的淬火結果。在兩層重疊的履帶軸套A的層流淬火中沒有內圓周面上的淬火不均勻，可以確保極其優良的淬火質量，而在用噴射冷卻時，由于履帶軸套內徑相對于其長度較小，所以即使在對1個的淬火中，也會在位于內圓周面下部的位置產生淬火不均勻。例如在以履帶軸套A、B、C的長度L與內徑d之比(L/d)進行評價時，在約3.3以上時容易發生淬火不均勻。對此，當考慮到上部噴射水的排出性時，上述L/d比與發生淬火不均勻的難易程度的關系是極其重要的。
表2淬火結果1(鞍型感應元件加熱)

△有時也有無淬火不均勻
*噴射水層流化。
另外，在從內徑噴嘴噴射出的噴水中，依次在下部位置具有最大30°的向下的角度并實施內圓周面冷卻的結果，是可以基本消除內圓周面的淬火不均勻。但是，在兩個同時淬火時不能防止淬火不均勻的發生。
但是，將兩個履帶軸套B和1個履帶軸套C分別用內圓周面水量為200、300升/min淬火時，可以防止在內圓周面上發生的淬火不均勻。如實施例3中所述，表明內圓周面的噴射冷卻被層流化。
并且，以履帶軸套內徑與導入管外徑之差為8mm、水量為25、50升/min的條件對兩個履帶軸套B實施淬火時，由于以25升/min時在下段側的履帶軸套內圓周面上開始發生淬火不均勻，所以為了使內圓周面無淬火不均勻，其條件最好是流速為1m/sec以上、且水流量為0.1升/min·cm2以上。
另外，在本實施例中，外圓周面上的淬火不均勻大多發生在淬火裝入部件形狀的下段側，其原因是外圓周面冷卻用的噴射水與鞍型感應元件的干涉而引起的冷卻不均。對此，對于履帶軸套C，在結束高頻追加加熱以后約3秒鐘除去鞍型感應元件并實施從外圓周面噴射冷卻，可以防止在外圓周面上產生淬火不均勻。
另外，本實施例的高頻整體加熱的條件與實施例1的條件相同，但在配置了外圓周面冷卻用水套的狀態下的加熱，由于減緩了履帶軸套加熱時的散熱性，所以作為加熱時間與實施例1的情況相比可縮短約20％，因提高了隔熱性可以更加縮短加熱時間。這些對于被配置于履帶軸套內徑的噴嘴等也是有效的。
(實施例7淬火實驗2)在本實施例中，首先使用兩個履帶軸套B，在實施了以實施例2的螺旋形線圈的加熱以后，并以表1所示的條件在規定時間的放置冷卻后，以與加熱條件大致相同的條件一邊實施規定時間的從外圓周面的高頻追加加熱一邊對內圓周面實行層流冷卻或噴射冷卻，并且在中止高頻追加加熱后將線圈在1秒以內移動除去，并實施外圓周面冷卻的一系列淬火操作以后，通過對內圓周面及外圓周面的硬度進行測量來考查淬火不均勻的發生狀況。其結果如表3所示。同時，對不移動螺旋形線圈并實施從線圈間隙的外圓周面冷卻的結果也如表3所示。
表3淬火結果2(螺旋形線圈)

△有HRC50～HRC55的淬火不均勻。
*噴射水被層流化。
在移動了線圈的時候，可以完全除去實施例6中成為問題的外圓周面的淬火不均勻。另外，在不移動線圈且用從線圈間隙的外圓周面冷卻中沒有觀察到明顯的洛氏硬度為HRC50以下的淬火不均勻，但外圓周面的平均淬火硬度降低了HRC2～3，從履帶軸套的耐磨性的觀點出發還留有改善的余地。
另外，在本實施例中，使用將實施例5中所述的分隔裝具上的高度為10mm的薄壁圓筒部7a、8a(參照圖15)降為3mm和沒有薄壁圓筒部的分隔裝具，實施了履帶軸套C的兩端面部的密封平坦面的淬火改善。圖17(a1)(a2)(b1)(b2)(c1)(c2)是薄壁圓筒部長度分別為0mm、3mm、10mm時的履帶軸套的兩端面部附近的宏觀組織比較圖。如該圖所表明的那樣，在密封平坦面上越使用薄壁圓筒部長的分隔裝具，外圓周面硬化層就越靠近內圓周側，特別是在使用了薄壁圓筒部的長度為10mm的石棉制分割裝具時，上述硬化層完全與內圓周面相接。
在圖18中出示了對應于圖17(a1)(a2)～(c1)(c2)的平坦部的表面硬度。從該結果可以表明，在一邊實施從外圓周面的高頻追加加熱一邊先行冷卻內圓周面時，通過附加使用分隔裝具的冷卻防止效果，可對從外圓周面到履帶軸套壁厚的1/2以上的密封平坦面實行淬火硬化。
并且，在將兩個履帶軸套B重疊組裝時，在履帶軸套之間配置SUS304制的分隔裝具(參照圖3)，且兩個同時進行高頻加熱，并以表1所示的條件淬火的結果是，配置了中間分隔裝具的端面部的密封平坦部，與上述履帶軸套C同樣地被淬火硬化。
(實施例8淬火實驗3)在本實施例中，使用履帶軸套C，在以與實施例7相同的條件進行整體加熱以后，實現放置冷卻10秒種的均熱化，并同時進行16秒種的從外圓周面的高頻追加加熱及內圓周面的層流冷卻，并在其后中斷4秒鐘的追加加熱及內圓周面冷卻以后，實施從內圓周面及外圓周面的冷卻并結束淬火操作。此時，在中斷內圓周面冷卻時，用實施例3中所述的氣體導入閥43導入空氣，并對提高了中斷時的層流排出性時與沒有提高時進行比較。其結果可以確認，只在提高了中斷時的層流排出性時，履帶軸套C內圓周面上沒有發生淬火不均勻，且質量極其優良。
在圖19中，出示了將履帶軸套C中央部的壁厚方向上的硬度分布與在實施例7的低溫回火(180℃，2hr)后的情況所進行的比較，但內圓周面的淬火硬化層的硬度稍微被回火。
(實施例9外圓周面的層流冷卻實驗)在本實施例中，使用履帶軸套B并用層流冷卻對外圓周面進行冷卻。在圖20中，出示了內、外圓周面層流淬火裝置的概略結構。該淬火裝置，在具有比履帶軸套1的外徑大的內徑的外圓周用圓筒體44內配置履帶軸套1，并使冷卻介質沿其履帶軸套1的軸心方向流動于該履帶軸套1的外圓周面與外圓周用圓筒體44之間，且在該外圓周用圓筒體44的外側配置了螺旋形高頻線圈45。此時，在外圓周用圓筒體44上使用了壁厚為5mm的石英材料。另外，符號46表示的是隔熱體。
加熱·冷卻條件如上所述，但外圓周面的水量為300升/min、內圓周面的水量為200升/min。其結果是，外圓周面的硬度與實施例7的表3所示的將線圈移動并淬火的結果相同。由此表明，從履帶軸套耐磨性的觀點出發，最好對外圓周面實行層流冷卻，并且可以減輕用于移動線圈的設備投資。
(實施例10)
在本實施例中，考查了將在實施例7中進行了熱處理的履帶軸套C以180℃進行兩小時回火的履帶軸套及實施例8的將內圓周面淬火硬化層只進行自我回火的履帶軸套的強度，并且考查了作為比較材料的用SCM420鋼材并滲碳淬火且以180℃進行兩小時回火的履帶軸套C的強度。其強度評價是使用圖21所示的沖擊疲勞實驗裝置，施加相當于車體重量(50000kg)的2倍、3倍、4倍的沖擊負荷，考查直至破壞的沖擊次數而進行的。其測定結果如圖22所示。如該結果表明，本發明品與以往經滲碳處理的履帶軸套相比具有高沖擊疲勞強度。另外，即使在實施例8中對內圓周面淬火硬化層進行了自我回火處理的履帶軸套上也顯示了優越的強度，并因能省略其他的低溫回火處理而可以大幅度提高生產率及降低成本。
權利要求
1.一種履帶軸套的制造方法，其特征在于從履帶軸套外圓周面進行高頻加熱、并且在履帶軸套的兩端面部壓裝分隔裝具以便使內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質互不干涉，同時，使用單獨進行內圓周面冷卻與外圓周面冷卻的淬火裝置、在從外圓周面用高頻加熱將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度、或將在其他工序整體加熱到能進行淬火處理的溫度的履帶軸套毛坯裝到能從外圓周面進行高頻追加加熱的淬火裝置上以后，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，經過規定的時間以后實施從外圓周面的冷卻，或一邊實施從外圓周面的高頻加熱一邊先行實施從內圓周面的冷卻，經過規定的時間以后實施停止從外圓周面的高頻加熱并進行冷卻的一系列淬火操作，在該操作中，通過使用具有延遲履帶軸套兩端面附近的內圓周面的冷卻、及/或由從外圓周面的高頻追加加熱而有效地加熱兩端面部的形狀的分隔裝具，從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心部形成淬火硬化層，并在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，而且使從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且將所述未淬火層的組織形成為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織，將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到使其寬度超過從外圓周面起的壁厚的1/2以上。
2.一種履帶軸套的制造方法，其特征在于從履帶軸套外圓周面進行高頻加熱、并且在履帶軸套的兩端面部壓裝分隔裝具以便使內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質互不干涉，同時，使用單獨進行內圓周面冷卻與外圓周面冷卻的淬火裝置、在從外圓周面用高頻加熱將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度、或將在其他工序整體加熱到能進行淬火處理的溫度的履帶軸套毛坯裝到能從外圓周面進行高頻追加加熱的淬火裝置上以后，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，或一邊實施從外圓周面的高頻加熱一邊實施從內圓周面的冷卻，經過規定的時間以后實施從外圓周面的冷卻，或停止從外圓周面的高頻加熱并實施冷卻的一系列的淬火操作，在該操作中，包括在從外圓周面的高頻加熱中或在停止該高頻加熱到結束外圓周面冷卻的期間，停止從內圓周面的冷卻，并通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散在短時間將內圓周面回火的工序，以此形成從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心部的淬火硬化層，同時在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，并且使從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且將所述未淬火層的組織形成為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織，使內圓周面淬火硬化層回火并形成馬氏體組織。
3.根據權利要求2所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于停止從所述內圓周面的冷卻，是指在從外圓周面的高頻加熱中或停止該高頻加熱并到開始外圓周面冷卻期間，停止從該內圓周面的冷卻，通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散，在短時間內將內圓周面進行回火以后，實施內圓周面的再冷卻。
4.根據權利要求2或3所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于通過高頻加熱將所述外圓周面短時間回火。
5.根據權利要求1～4中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于分隔所述內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質的分隔裝具，被壓裝在履帶軸套兩端面的密封平坦部及/或內圓周面倒角部，其接觸部的介質泄漏極其微小。
6.一種履帶軸套的制造方法，其特征在于使用在將履帶軸套毛坯加熱到能淬火處理的溫度以后、可從內圓周面冷卻及外圓周面冷卻和/或從外圓周面進行高頻加熱的淬火裝置，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，或實施從外圓周面的高頻追加加熱、同時先行實施從內圓周面的冷卻、經過規定的時間以后實施從外圓周面的冷卻，或停止從外圓周面的高頻加熱并實施外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，在該操作中，至少履帶軸套的內圓周面，通過使平行于其內圓周面且與履帶軸套的軸心方向平行的冷卻介質流動進行的冷卻，在更小內徑的長履帶軸套或多個履帶軸套的內圓周面上形成無不均勻的淬火硬化層，并通過從外圓周面的冷卻在外圓周面上形成淬火硬化層，且在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，而且將從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且將所述未淬火層的組織形成為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織。
7.根據權利要求1～6中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于通過使冷卻介質沿與履帶軸套的軸心方向平行流動而對所述內圓周面及外圓周面的至少一方進行冷卻。
8.根據權利要求1～7中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于用螺旋形線圈進行所述高頻加熱或高頻追加加熱，并同時對多個履帶軸套淬火。
9.根據權利要求1～7中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于用鞍型電感線圈進行所述高頻加熱或高頻追加加熱，且在相互鄰接的履帶軸套之間夾持絕緣體，進行由該鞍型電感線圈的加熱。
10.根據權利要求8或9所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于在同時淬火多個履帶軸套時，相鄰的履帶軸套之間通過能使其端面露出的中間分隔裝具而重疊，使與該中間分隔裝具相接的履帶軸套兩端面的密封平坦部的表面層，超過從外圓周面壁厚的1/2以上的寬度被淬火硬化。
11.根據權利要求7～10中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于為了導入所述內圓周面冷卻用的冷卻介質，將具有比履帶軸套內徑小的外徑的導入管配置在內圓周面側，且使流入該導入管的冷卻介質在由該導入管的外圓周面與履帶軸套內圓周面圍成的空間內、與履帶軸套內圓周面平行且與該履帶軸套的軸心方向大致平行地流動，從而進行層流冷卻。
12.根據權利要求11所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于所述內圓周面冷卻用的冷卻介質，在流入所述導入管以后，通過壁面而改變方向且流動于由該導入管外圓周面與履帶軸套內圓周面所圍成的空間內。
13.根據權利要求7～12中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于所述外圓周面的冷卻，是將履帶軸套配置在具有其內徑比履帶軸套外徑大的外圓周用圓筒體內，并使冷卻介質在該外圓周用圓筒體和履帶軸套外圓周面之間、與履帶軸套外圓周面平行且沿該履帶軸套軸心方向流動，進行層流冷卻。
14.根據權利要求13所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于所述外圓周用圓筒體，其一部分包含鞍型感應元件或螺旋形線圈，或者被配置在該鞍型感應元件或螺旋形線圈的內側或外側，并且用絕緣材料使該外圓周用圓筒體難于被感應加熱。
15.根據權利要求7～14中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于以滿足下述條件中的一個以上的條件進行所述內圓周面及外圓周面的層流冷卻，即，對于從履帶軸套與冷卻介質的導入管的外徑求出的截面積、以9升/min·cm2以上的冷卻介質量，冷卻介質的流速為1.5m/sec以上及/或對于從履帶軸套的內圓周面、外圓周面的各面積、以0.1升/min·cm2以上的冷卻介質量。
16.根據權利要求6～14中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于在所述高頻加熱時，使履帶軸套以其圓筒中心軸為大致中心而轉動。
17.根據權利要求1～16中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于用于所述冷卻的冷卻介質，是水或水溶性淬火液。
18.根據權利要求1～17中任意一項所述的履帶軸套的制造方法，其特征在于在所述淬火處理后實施100℃以上350℃以下的低溫回火處理。
19.一種履帶軸套，其特征在于在將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度以后，先行實施從該履帶軸套毛坯的內圓周面的冷卻，或實施從外圓周面的高頻加熱，同時先行實施從內圓周面的冷卻，經過規定時間以后實施從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，從而自外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心形成淬火硬化層，并且在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，且使從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，且所述未淬火層的組織為含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織，并將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到其寬度超過從外圓周面起的壁厚的1/2以上。
20.根據權利要求19所述的履帶軸套，其特征在于以跨過約全區域來淬火硬化兩端面的密封平坦部表面，所述軟質的未淬火層，被形成于從壁厚中心起的內圓周面側，并且避開兩端面的密封平坦部而與兩端面附近的內圓周面連續。
21.根據權利要求19或20所述的履帶軸套，其特征在于所述淬火硬化層，被實施低溫回火處理，并且至少外圓周面及密封平坦部的硬化層的硬度為HV＝500以上。
22.一種履帶軸套，其特征在于在將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理的溫度以后，實施從外圓周面的高頻加熱，同時先行實施從內圓周面的冷卻，經過規定時間以后實施從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，在該操作中，包括在從外圓周面的高頻加熱中或停止該高頻加熱到結束外圓周面的冷卻期間、停止從內圓周面的冷卻并通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散在短時間對內圓周面進行回火的工序，以此從外圓周面及內圓周面朝向壁厚中心形成淬火硬化層，并且在該外圓周面側及內圓周面側的兩淬火硬化層之間殘留軟質的未淬火層，且將從外圓周面側的硬化層深度形成得比從內圓周面側的硬化層深度深，所述未淬火層的組織由含有在從淬火溫度的冷卻過程中析出的鐵素體、珠光體及貝氏體中的一種以上的組織構成，并且內圓周面淬火硬化層由回火馬氏體組織構成。
23.根據權利要求22所述的履帶軸套，其特征在于停止從所述內圓周面的冷卻，是指在從外圓周面的高頻加熱中或停止該高頻加熱并到開始外圓周面的冷卻期間，停止從該內圓周面的冷卻，通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散在短時間將內圓周面進行回火以后，實施內圓周面的再冷卻。
24.根據權利要求22或23所述的履帶軸套，其特征在于將兩端面的密封平坦部的表面層淬火硬化到其寬度超過從外圓周面起的壁厚的1/2以上。
25.根據權利要求22～24中任意一項所述的履帶軸套，其特征在于外圓周面淬火硬化層，被實施用高頻加熱的短時間回火處理，并且至少外圓周面的硬度為HV＝500以上。
26.一種履帶軸套的制造裝置，具有將履帶軸套毛坯整體加熱到能進行淬火處理溫度的加熱裝置及/或可將履帶軸套毛坯從外圓周面高頻加熱的淬火裝置，其特征在于所述淬火裝置，具有內圓周面冷卻裝置，該裝置是將具有外徑比履帶軸套的內徑小的圓柱體或圓筒體配置在履帶軸套的內圓周面側，并通過使冷卻介質流動于在該履帶軸套內圓周面與圓柱或圓筒體的外圓周面所圍成的空間內，對內圓周面進行層流冷卻。
27.根據權利要求26所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述內圓周面冷卻裝置，具有氣體導入閥，該氣體導入閥，在停止內圓周面冷卻時、將流動于由所述導入管與履帶軸套內圓周面構成的空間的冷卻介質向履帶軸套外側排出。
28.根據權利要求26或27所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于導入所述冷卻介質的導入管，由被高頻加熱而幾乎不發熱的Si3N4、Al2O3、SiO2等的陶瓷材料或Fe-30～50at％Mn合金等的反鐵磁性合金制造。
29.一種履帶軸套的制造裝置，具有將履帶軸套毛坯整體大致均勻地加熱到能進行淬火處理溫度的加熱裝置和可將所述履帶軸套毛坯從外圓周面進行高頻追加加熱的淬火裝置，其特征在于所述淬火裝置，包括配置于履帶軸套的外圓周面側且具有比該履帶軸套外徑大的外徑并導入冷卻介質的外圓周用圓筒管，使冷卻介質流動于該外圓周用圓筒管和履帶軸套外圓周面之間，并以層流冷卻外圓周面。
30.根據權利要求29所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于導入所述冷卻介質的外圓周用圓筒管，由被高頻追加加熱幾乎不發熱的Si3N4、Al2O3、SiO2、富鋁紅柱石等制造。
31.根據權利要求29所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述外圓周用圓筒體，其在一部分上包含鞍型感應元件或螺旋形線圈，或者配置在該鞍型感應元件或螺旋形線圈的內側或外側，并且用絕緣材料使該外圓周用圓筒體難于被感應加熱。
32.根據權利要求29所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于局部包含鞍型感應元件或者被配置在該鞍型感應元件或螺旋形線圈的外側的所述外圓周用圓筒體，被分割成兩個以上，并且在高頻加熱時位于從該鞍型感應元件或螺旋形線圈離開的位置且極力避免被感應加熱，在冷卻時對合并構成外圓周用圓筒體。
33.根據權利要求26或29所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述淬火裝置，在用于高頻追加加熱的線圈的內徑側及外徑側的至少一方，配置包圍履帶軸套的隔熱材料，及/或用隔熱材料將導入內圓周面冷卻介質的導入管的外圓周面包覆。
34.根據權利要求26或29所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述淬火裝置，還具有在外圓周面冷卻開始時刻監視、管理履帶軸套外圓周面溫度的檢查裝置。
35.一種履帶軸套的制造裝置，其特征在于為了在將履帶軸套毛坯整體從外圓周面高頻加熱到能進行淬火處理的溫度以后、可進行規定的淬火操作，或在裝入于其他工序被整體加熱到能進行淬火處理溫度的履帶軸套毛坯以后可進行規定的淬火操作，而具有支撐裝置、高頻加熱裝置、加壓裝置和冷卻裝置；所述支撐裝置，支撐履帶軸套；所述高頻加熱裝置，從被該支撐裝置支撐的履帶軸套的外圓周面進行高頻加熱；所述加壓裝置，為了將分隔裝具壓裝在其履帶軸套的兩端面上、以便使所述履帶軸套的內圓周面冷卻介質與外圓周面冷卻介質相互不干涉而加壓·固定該履帶軸套；所述冷卻裝置，分別獨立進行內圓周面冷卻及外圓周面冷卻。
36.根據權利要求35所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述規定的淬火操作，是先行實施從履帶軸套內圓周面的冷卻，或實施從履帶軸套外圓周面的高頻加熱及先行實施從內圓周面的冷卻，同時在規定時間以后實施從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作，或者在直到開始從外圓周面的冷卻的期間，暫時停止從內圓周面的冷卻并通過從外圓周面向內圓周面的熱擴散而在短時間內將內圓周面回火以后，實施內圓周面的再冷卻，并進行從外圓周面的冷卻的一系列淬火操作中任意一種操作。
37.根據權利要求35或36所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述高頻加熱裝置，是防止在將多個履帶軸套同時加熱時設定在相鄰接的履帶軸套的接觸位置或履帶軸套之間的分隔裝具位置的放電現象的螺旋形線圈。
38.根據權利要求35～37中任意一項所述的履帶軸套的制造裝置，其特征在于所述支撐裝置，可以轉動及上下移動。
39.一種履帶軸套的制造裝置，其特征在于，具有將履帶軸套毛坯整體大致均勻加熱到能進行淬火處理溫度的加熱裝置，和可從所述履帶軸套毛坯的外圓周面進行高頻加熱的淬火裝置，和將在所述加熱裝置上加熱后的履帶軸套毛坯搬運到所述淬火裝置中并將在該淬火裝置中處理完畢的履帶軸套從該淬火裝置搬出的搬運裝置；所述淬火裝置，實施從履帶軸套毛坯的內圓周面的先行冷卻，同時在規定的時間以后停止從外圓周面的加熱并冷卻外圓周面。
全文摘要
一種履帶軸套及其制造方法和制造裝置，為了導入冷卻履帶軸套內圓周面的冷卻介質，將具有比履帶軸套內徑小的外徑的導入管配置在內圓周面側，并用以球面或與其類似曲面構成的方向變換部件將流入該導入管的冷卻介質變換方向并使其沿與履帶軸套(1)的軸線方向平行地流動于由該導入管外圓周面和履帶軸套內圓周面圍成的空間內而進行層流冷卻。其目的是在進行內徑小的履帶軸套或兩個以上重疊淬火的履帶軸套的內圓周面上形成無不均勻淬火層。
文檔編號C21D9/08GK1516745SQ0182334
公開日2004年7月28日 申請日期2001年6月7日 優先權日2001年6月7日
發明者高山武盛, 岡山智豪, 大石真之, 寺尾武世, 世, 之, 豪 申請人:株式會社小松制作所