專利名稱：淬火方法及使用該方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來對例如齒輪或軸承等鋼鐵零件實施滲碳淬火的淬火方法、以及使用該方法的淬火裝置。
背景技術：
以往，公知的淬火裝置具有油槽，其用于裝入冷卻劑；攪拌機，其對冷卻劑進行攪拌，使油槽內的冷卻劑產生向上的流動。
對于冷卻劑，可根據鋼材零件的質量、形狀、淬火性等，選擇適當的油種并選擇適當的油溫。此外，通過以適當的流速進行攪拌可對冷卻能力進行調整。
將待處理物品浸沒于被攪拌的冷卻劑中的情況下，受到冷卻劑流動的直接沖擊的待處理物品正向上以及與其相反側的背向上的冷卻速度不均衡，結果，這便成為了產生滲碳品質(表面硬度、有效硬化層深度、內部硬度等)以及熱處理變形不均衡的原因。
此外，數十個待處理物品被通過托盤、夾具等集中進行處理。因此，除待處理物品自身以外，由于托盤、夾具等也對冷卻劑的流動造成遮擋，在托盤內也產生流速的不均衡，這也成為了熱處理變形不均衡的原因。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種淬火方法及該方法中使用的淬火裝置，這種淬火方法能夠解決上述所有技術問題，可降低冷卻劑相對待處理物品的冷卻速度的不均衡，還抑制滲碳品質及熱處理變形不均衡。
根據本發明的淬火方法，對油槽內的淬火油進行攪拌并使油溫均勻化后，停止攪拌，將待處理物品浸入油槽內的淬火油中，以2～10秒為周期，使待處理物品在縱向和/或橫向上擺動。
在本發明的淬火方法中，通過使待處理物品在停止攪拌后的淬火油中擺動，能夠使淬火油相對于待處理物品的流速均勻化。如果將待處理物品浸入攪拌中的淬火油中，則會在待處理物品的正向以及與其相反側的背向產生冷卻速度的不均衡，而本發明則不存在這種擔心。因此，能夠降低冷卻劑相對待處理物品的冷卻速度的不均衡，抑制滲碳質量及熱處理變形不均衡。并且，由于擺動周期為2～10秒，能夠最恰當地冷卻。
根據本發明的另一淬火方法，在攪拌油槽內的淬火油并使油溫均勻化后，停止攪拌，將待處理物品浸入油槽內的淬火油中，在待處理物品橫向的尺寸大于縱向的尺寸的情況下，將待處理物品在縱向上擺動，而在待處理物品的縱向的尺寸大于橫向的尺寸的情況下，將待處理物品在橫向上擺動。
根據本發明的另一淬火方法，由于根據待處理物品的形狀選擇縱向或橫向的擺動方向，能夠進行最恰當地淬火。
本發明的淬火裝置具有縱擺動裝置，其在待處理物品被浸入油槽內的淬火油的狀態下，使待處理物品在縱向上擺動；橫擺動裝置，其在待處理物品被浸入油槽內的淬火油的狀態下，使待處理物品在橫向上擺動。
在本發明的淬火裝置中，由于使用縱擺動裝置或橫擺動裝置的任一裝置使得待處理物品在淬火油中擺動，能夠使淬火油相對于待處理物品的流速均勻化。因此，能夠降低冷卻劑相對待處理物品的冷卻速度的不均衡，抑制滲碳質量及熱處理變形不均衡。
另外，如果淬火裝置具有控制裝置，其對縱擺動裝置及橫擺動裝置進行控制，使縱向和橫向的擺動周期為2～10秒，則能夠最恰當地冷卻。
再有，如果在淬火裝置中，縱擺動裝置具有一對升降軌道，其跨越于載置待處理物品的托盤；液壓缸，其使升降軌道升降，則可通過改變升降軌道的升降速度和行程，來簡單地改變縱向擺動周期和行程等。
此外，橫擺動裝置具有滾子列，其由多個并列狀的滾子構成并支承托盤；推動機構，其推動受滾子列支承的托盤，則能夠以簡單的機構實現待處理物品的橫向擺動。
此外，推動機構具有液壓缸，其以使活塞桿的前端與托盤的一端接觸的方式設置；彈簧，其彈性支承托盤的另一端，則通過改變活塞桿的動作速度及行程，能夠簡單地改變橫向的擺動周期及行程等。
另外，升降軌道的升降路徑與滾子列交叉，在與升降路徑交叉處，滾子列的相鄰滾子之間形成有使升降軌道通過的間隙，則通過以經過該間隙的方式來升降升降軌道，能夠在升降軌道及滾子列之間實現托盤的交接。
圖1是擺放方式為平置的待處理物品的示意圖。
圖2是擺放方式為橫置的待處理物品的示意圖。
圖3是淬火裝置的垂直縱剖面圖。
圖4是淬火裝置的水平橫剖面圖。
圖5是擺動式淬火的工藝周期曲線圖。
圖6是表示淬火件的擺動速度與內部硬度之間的關系的圖表。
圖7是表示淬火件的擺動周期與內部硬度的不均衡之間的關系的圖表。
圖8是表示不同的擺放方式下的齒輪的淬火結果的圖表。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖1及圖2示出了齒輪這類環狀待處理物品S的擺放方式。圖1中，在托盤T1的上表面豎立著多根垂直棒狀的夾具J1(在與紙面正交的方向上也有)。在各夾具J1上以預定間隔嵌置有多個待處理物品S。這種狀態被稱為平置的擺放方式。圖2中，在托盤T2的上表面的兩端豎立著一對樁柱P，水平棒狀的夾具J2上、下隔開間距，架設在兩樁柱P上并被固定(在與紙面正交的方向上也有)。在各夾具J2上以預定間隔嵌置有多個待處理物品S。這種狀態被稱為橫置的擺放方式。
在擺放方式為平置的情況下，比起待處理物品S的厚度即待處理物品S的縱向(上下方向)尺寸，待處理物品S的外徑即待處理物品S的橫向(左右或前后等方向)的尺寸較大。在擺放方式為橫置的情況下，這種大小關系與擺放方式為平置的情況相反。
下文中，將兩種擺放方式的待處理物品S，且包括托盤T1、T2及夾具J1、J2稱為工件W。
參照圖3及圖4，淬火裝置具有油槽11，其貯存淬火油O；攪拌機12，其攪拌淬火油O，使得油槽11內的淬火油O產生向上的流動；縱擺動裝置13，在工件W浸入油槽11內的淬火油O中的狀態下，其使工件W在縱向上擺動；橫擺動裝置14，在工件W浸入油槽11內的淬火油O中的狀態下，其使工件W在橫向上擺動(圖3、4以左右方向為例表示)。
油槽11內被垂直隔壁21分隔為左處理室22和右攪拌室23。在處理室22的左側壁的上部設有出入口24。
攪拌機12具有垂直回轉軸31，其在攪拌室23內伸出，在上下方向上穿過淬火油O的液面；電機32，其與回轉軸31的上端相連；螺桿33，其安裝在回轉軸31的下端；整流管34，將其設置為貫穿隔壁21。
整流管34從包圍螺桿33的位置向下延伸，在處理室22的底面中央附近向上開口。通過螺桿33的回轉，在攪拌室23內產生淬火油O的向下的流動，而在處理室22內，這種流動被整流管34引導為向上的流動。
縱擺動裝置13具有垂直導軌41，其設置在油槽11的后側壁上；升降體42，其沿著導軌41進行升降；左、右一對升降軌道43，其從升降體42向前突出并相互平行地延伸；用于縱擺動的液壓缸44，其具有與升降體42相連的活塞桿，并被垂直向下地裝設在油槽11的頂壁上。
橫擺動裝置14具有前、后一對滾子列52，其包括多個排列成并列狀滾子51，所述滾子51在淬火油O中以與升降軌道43的升降路徑交叉的狀態相互平行地延伸，并在左右方向上排列成并列；用于橫擺動的液壓缸53，其具有貫穿油槽11左側壁的活塞桿，該活塞桿的前端位于滾子列52的左側；壓縮螺旋彈簧54，其在兩滾子列52之間沿左右方向延伸，且右端固定在隔壁21上。
滾子列52的滾子51中，與升降軌道43的升降路徑交叉的那部分相鄰滾子51之間具有間隙C，該間隙C用于使升降軌道43通過。
工件W在未圖示的加熱室中根據需要被施以滲碳及滲碳氮化等。
淬火油O被攪拌機12攪拌，并被保持為適宜于所處理鋼種的溫度。待油溫均勻化后，停止攪拌。油溫均勻化所需的攪拌時間通過實驗預先求得。
使升降軌道43在其升降行程的上限待機。被未圖示的輸送裝置輸入處理室22內的工件W以跨著升降軌道43的方式被放置。當使用于縱擺動的液壓缸44的活塞推進時，升降軌道43下降。工件W被浸入淬火油O中。
在工件W浸入油槽11內的淬火油O中的狀態下，可使工件W縱向或橫向擺動，應根據工作W的擺放方式選擇縱、橫的擺動方向。在擺放方式為平置的情況下，選擇縱擺動方向。在擺放方式為橫置的情況下，選擇橫擺動方向。
在擺動方向為縱的情況下，升降軌道43的下降到滾子列52的上方為止。通過使用于縱擺動的液壓缸44的活塞桿反復地伸縮，使工件W與升降軌道43一起縱向擺動。
在擺動方向為橫的情況下，升降軌道43下降到滾子列52的下方為止。當升降軌道43通過滾子51之間的間隙C時，工件W被從升降軌道43轉移到滾子列52上。
在轉移工件W時，用于橫擺動的液壓缸53的活塞桿后退。被轉移的工件W以跨著兩滾子列52的狀態得到支承。
一旦由兩滾子列52支承工件W，使用于橫擺動的液壓53的活塞桿推進，使其前端與工件W的左端接觸。彈簧54的左端與工件W的右端接觸。
此后，使用于橫擺動的液壓53的活塞桿伸縮。這樣，在彈簧54伸縮的同時，工件W在橫向上擺動。在該擺動經過一定時間后，使用于橫擺動的液壓缸53的活塞桿的伸縮停止，并使該活塞桿后退。
使用于縱擺動的液壓缸44的活塞桿后退，從而使升降軌道43上升。在升降軌道43通過滾子51之間的間隙C時，工件W從滾子列52移放到升降軌道43上，與升降軌道43一同上升，從而被從淬火油O中提起。
上述用于縱或橫擺動的活塞桿的進退速度可通過速度控制器進行調整。
以下，對為設定最佳擺動條件而進行試驗進行說明。使用直徑25mm、長10mm的試樣，從850℃起進行淬火。
圖5示出了擺動式淬火的工藝周期曲線圖。圖5表示的是縱擺動的情況，將圖5中的上下改認為左右即為橫擺動的情況。
在圖5中，令從上升行程開始直到其后的下降行程開始為止所經過時間為T/2，其與從下降行程開始直到下一個上升行程開始為止所經過的時間T/2相等。將從上升行程開始直到下一個上升行程開始為止所經過的時間T定義為擺動時間。擺動時間T中包含有行程的停止時間。
圖6表示了擺動速度V與試樣內部硬度不均衡之間的關系。擺動速度V越快，試樣內部硬度越硬。
圖7中示出了擺動周期T與試樣內部硬度不均衡的關系。由圖7可知，擺動周期優選10秒或少于10秒。此外，從該圖還可以看出，擺動周期T尤其優選2秒或多于2秒鐘。
圖8為將齒輪零件適用于擺動式淬火的例子。齒輪零件的材質分為SCr和SCM2種。對于這2種材質的齒輪中的任意一種，當其擺放方式為橫置的情況下，最好進行橫擺動；當其擺放方式為平置的情況下，最好進行縱擺動。
以上以縱或橫為例對擺動方向進行了說明。特別是，對于橫向并不僅限于圖3及圖4所示的左右，也可為前后，當然也可以是前后與左右的中間方向。
(工業實用性)本發明的淬火方法適用于對例如齒輪或軸承等鋼鐵零件實施滲碳淬火的淬火。
權利要求
1.一種淬火方法，其特征在于，對油槽內的淬火油進行攪拌并使油溫均勻化后，停止攪拌，將待處理物品浸入油槽內的淬火油中，以2～10秒為周期，使待處理物品在縱向和/或橫向上擺動。
2.一種淬火方法，其特征在于，對油槽內的淬火油進行攪拌并使油溫均勻化后，停止攪拌，將待處理物品浸入油槽內的淬火油中，在待處理物品的橫向尺寸大于縱向尺寸的情況下，使待處理物品在縱向上擺動；在待處理物品的橫向尺寸小于縱向尺寸的情況下，使待處理物品在橫向上擺動。
3.一種淬火裝置，其特征在于，具有縱擺動裝置，其在待處理物品被浸入油槽內的淬火油的狀態下，使待處理物品在縱向上擺動；橫擺動裝置，其在待處理物品被浸入油槽內的淬火油的狀態下，使待處理物品在橫向上擺動。
4.如權利要求3所述的淬火裝置，其中，具有控制裝置，其對縱擺動裝置及橫擺動裝置進行控制，使縱向和橫向的擺動周期為2～10秒。
5.如權利要求3或4所述的淬火裝置，其中，縱擺動裝置具有一對升降軌道，其跨越于載置待處理物品的托盤；液壓缸，其使升降軌道升降。
6.如權利要求3～5的任一項所述的淬火裝置，其中，橫擺動裝置具有滾子列，其由多個排列成并列狀的滾子構成并支承托盤；推動機構，其推動受滾子列支承的托盤。
7.如權利要求6所述的淬火裝置，其中，推動機構具有液壓缸，其以使活塞桿的前端與托盤的一端接觸的方式設置；彈簧，其彈性支承托盤的另一端。
8.如權利要求5～7的任一項所述的淬火裝置，其中，升降軌道的升降路徑與滾子列交叉，在與升降路徑交叉處，滾子列上的相鄰滾子之間形成有使升降軌道通過的間隙。
全文摘要
為降低冷卻材料相對于待處理物品(S)的冷卻速度的不均衡，并抑制滲碳質量及熱處理變形不均衡，本發明的淬火方法為，對油槽(11)內的淬火油(O)進行攪拌并使油溫均勻化后，停止攪拌，將待處理物品(S)浸入油槽(11)內的淬火油(O)中，以2～10秒為周期，使待處理物品(S)在縱向和/或橫向上擺動。
文檔編號C21D1/62GK1886523SQ20048003539
公開日2006年12月27日 申請日期2004年6月23日 優先權日2004年6月23日
發明者松原周, 橋本弘之, 山口和嘉, 山村典 申請人:光洋熱系統株式會社