歯車の浸炭焼入れにおけるひずみ管理

鋼の焼入れ性、920-940°Cでの浸炭温度均一性、歯車変形を制御するための焼入れ媒体選定について解説します。

ひずみを引き起こす変数

鋼の焼入れ性

鋼の焼入れ性が高くなるにつれて、ひずみの傾向も増大します。20CrMnTiは一般的な浸炭用鋼であり、その焼入れ性は中程度であるため、ひずみを管理しやすいです。より厳しい精度が要求される場合には、より安定した焼入れ性を持つ鋼種(例えば20CrNiMoや20CrMo)を指定することができます。

浸炭温度の均一性

一般的な浸炭サイクルは920~940°Cで行われます。炉内全体で、温度変動は±5°C以内に収める必要があります。温度場が不均一であると、浸炭深さが歯車の領域ごとに異なり、結果として生じるひずみも均一になりません。

焼入れ媒体の選択

  • 熱油(80~120°C):ひずみは低く抑えられる;モジュールM≤6の歯車に適合
  • 高速焼入れ油(40~60°C):中程度の冷却速度;モジュールM6~M12の歯車に適合
  • 塩浴(160~220°C):ひずみは小さいが、設備コストが高い;精密歯車に適合

炉への部品の装填方法

  • 歯車を垂直に吊るすか、平らに置く;積み重ねないこと
  • 長い軸状の歯車の場合、垂直吊り下げは曲がりを防ぐ
  • 薄肉歯車は専用治具で固定する必要がある

ひずみ対策

適用シナリオ対策効果
研削歯車歯研削代を確保片側0.15~0.30mm
薄肉歯車プレス焼入れ変形を50%低減可能
高精度歯車サブゼロ処理(-80°C)寸法精度を安定化
すべての浸炭焼入れ歯車二次焼戻し応力除去

モジュール、外径、歯数、精度等級は客先図面によります。

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