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。
