環(huán)狀構件的熱處理方法以及環(huán)狀構件的熱處理設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)狀構件的熱處理方法以及環(huán)狀構件的熱處理設備。
【背景技術】
[0002]如公知那樣，在鋼制的環(huán)狀構件(例如，滾動軸承的滾道圈)的制造過程中，為了賦予環(huán)狀構件所需的機械強度等而實施熱處理(淬火硬化處理)。該淬火硬化處理包括將環(huán)狀構件加熱至目標溫度(例如,A1相變點以上的溫度區(qū)域)的加熱工序、以及對加熱至目標溫度后的環(huán)狀構件進行冷卻的冷卻工序等。加熱工序能夠使用例如網帶型連續(xù)爐等的氣氛加熱爐來實施。
[0003]氣氛加熱爐具有能夠同時加熱多個工件的優(yōu)點。然而，氣氛加熱爐因不僅需要加熱工件還需要加熱環(huán)境氣體而存在能量效率低的問題。因此，在加熱工序中，有時通過感應加熱(高頻感應加熱)而將工件加熱至目標溫度(例如，參照專利文獻I)。若進行感應加熱，由于能夠對工件直接加熱，因此能夠實現(xiàn)高能量效率。另外，在加熱對象的工件是滾道圈這樣的環(huán)狀構件的情況下，如專利文獻I記載那樣，采用在加熱線圈的對置區(qū)域沿軸向排列并保持多個環(huán)狀構件，在該狀態(tài)下向加熱線圈通電的方法。若這樣做，由于能夠同時對多個環(huán)狀構件進行感應加熱，因此能夠提高熱處理效率。
[0004]在先技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I:日本特開2006-200019號公報
[0007]然而，通過使縱長的工件(例如鋼坯)相對于通電狀態(tài)的加熱線圈在軸向上相對移動，由此對工件的長邊方向各部分連續(xù)地進行加熱的連續(xù)加熱法具有能夠高效地將縱長的工件均勻加熱的優(yōu)點。因此，本申請發(fā)明人嘗試利用上述的連續(xù)加熱法對環(huán)狀構件進行感應加熱。即，通過使同軸地保持的多個環(huán)狀構件與相比各個環(huán)狀構件更長且以達到恒定輸出的方式被通電的加熱線圈在軸向上相對移動，由此將多個環(huán)狀構件依次感應加熱至目標溫度。
[0008]然而，若這樣做，多個環(huán)狀構件中的、特別是配置在加熱處理的開始側以及結束側的端部(及其附近)的一個或者多個環(huán)狀構件被過加熱。被過加熱的環(huán)狀構件因難以確保所希望的機械強度等而不得不廢棄處置，因此，導致產品成品率降低的問題。需要說明的是，認為上述的過加熱的問題是因為如下理由而產生的。連續(xù)加熱法中的加熱線圈的輸出通常設定為恒定值，以便在加熱線圈的對置區(qū)域整個區(qū)域中存在有環(huán)狀構件的狀態(tài)(加熱線圈的內周被環(huán)狀構件充滿的狀態(tài))下能夠將各環(huán)狀構件加熱至目標溫度。因此，在僅在加熱線圈的對置區(qū)域的一部分存在有環(huán)狀構件的加熱工序的剛剛開始之后以及即將結束之前的階段，產生于各個環(huán)狀構件的感應電流量增加而導致過加熱。
[0009]上述的過加熱的問題能夠通過降低加熱線圈的輸出而盡可能地避免，但在這種情況下，難以將沿軸向排列的多個環(huán)狀構件全部感應加熱至目標溫度。

【發(fā)明內容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011 ]鑒于這樣的實際情況，本發(fā)明的目的在于，能夠高效地并且在盡量不產生不良品的情況下適當?shù)貙嵤τ阡撝频沫h(huán)狀構件的淬火硬化處理。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了實現(xiàn)上述目的而完成的本發(fā)明涉及包括將鋼制的環(huán)狀構件感應加熱至目標溫度的加熱工序，其特征在于，在加熱工序中，使通過保持部而同軸地保持的多個環(huán)狀構件依次通過輸出可變的預熱線圈的對置區(qū)域以及同軸地配置在該預熱線圈的出口側的恒定輸出的正式加熱線圈的對置區(qū)域，由此將多個所述環(huán)狀構件依次感應加熱至目標溫度。
[0014]若這樣做，能夠在使同軸地保持的多個環(huán)狀構件通過輸出可變的預熱線圈的對置區(qū)域時將環(huán)狀構件預加熱至適當溫度。因此，能夠可靠地防止產生加熱不足的環(huán)狀構件。另夕卜，若采用上述方法，與利用單一的加熱線圈將環(huán)狀構件感應加熱至目標溫度的以往方法相比，能夠降低正式加熱線圈的輸出，因此在環(huán)狀構件通過正式加熱線圈的對置區(qū)域時，能夠減少產生于環(huán)狀構件的感應電流量。因此，能夠盡可能防止沿軸向排列的多個環(huán)狀構件中的、特別是配置在加熱工序的開始側以及結束側的一個或者多個環(huán)狀構件被過加熱的情況。另外，若能夠降低正式加熱線圈的輸出，則能夠減小正式加熱線圈的劣化速度，故而還具有能夠減少維護成本的優(yōu)點。
[0015]另一方面，加熱工序通過使沿軸向排列并保持的多個環(huán)狀構件相對于加熱線圈(預熱線圈以及正式加熱線圈)在軸向上相對移動的所謂連續(xù)加熱法而實施。因此，能夠有效地獲得能通過采用連續(xù)加熱法而得到的作用效果、具體地說是能夠將各環(huán)狀構件均勻加熱、能夠高效地進行加熱處理等作用效果。因此，根據本發(fā)明，能夠高效地在盡量不產生不良品的情況下適當?shù)貙嵤τ阡撝频沫h(huán)狀構件的淬火硬化處理。
[0016]作為用于有效地獲得上述作用效果的具體手段，可以考慮在加熱工序中設置使預熱線圈的輸出分階段增加的輸出增加步驟、以及使預熱線圈的輸出分階段減少的輸出減少步驟。在這種情況下，優(yōu)選使輸出增加步驟中的預熱線圈的輸出增加方式與輸出減少步驟中的預熱線圈的輸出減少方式相互不同。其原因在于，由于要加熱的工件的導電率、磁性隨著溫度上升而變化，因此在配置于加熱開始側的環(huán)狀構件與配置于加熱結束側的環(huán)狀構件之間使溫度上升方式不同。需要說明的是，“使輸出增加步驟中的預熱線圈的輸出增加方式與輸出減少步驟中的預熱線圈的輸出減少方式相互不同”是指，在使兩個步驟中的預熱線圈的輸出波形的任一方反轉而與另一方重疊時，兩個輸出波形不一致(例如參照圖3)。
[0017]在上述結構中，預熱線圈的輸出能夠根據保持部相對于正式加熱線圈的相對位置而變化。特別是，輸出增加步驟以及輸出減少步驟中的、至少輸出增加步驟中的預熱線圈的輸出能夠根據存在于正式加熱線圈的對置區(qū)域的環(huán)狀構件的個數(shù)而變化。
[0018]在以上結構中，若將預熱線圈與正式加熱線圈預先與分別獨立的高頻電源連接，則容易將各線圈的輸出設定為適當值，因此通用性提高。
[0019]本發(fā)明的熱處理方法可以還具有對感應加熱至目標溫度后的環(huán)狀構件進行冷卻的冷卻工序。由此，能夠適當?shù)貙Νh(huán)狀構件進行淬火硬化。
[0020]作為本發(fā)明的熱處理方法的應用對象即環(huán)狀構件，例如，能夠列舉出由含碳量為0.8質量％以上的鋼材構成的滾動軸承的滾道圈(外圈以及內圈)。
[0021]需要說明的是，針對含有0.8質量％以上的碳的鋼材進行的加熱處理通常通過以如下方式進行，即，在奧氏體中溶入0.6質量％左右的碳，其余部分作為碳化物殘留。其原因在于，即便溶入0.6質量％以上的碳，馬氏體的硬度的變化也較小，此外，溶入過度的碳會成為殘留奧氏體的原因、即引起硬度降低、經年老化的原因。另外，其原因在于，通過殘留有碳化物，從而有助于加熱過程中的奧氏體結晶粒生長的抑制、工件的耐磨損性提高。并且，碳向鋼材中溶入的溶入量取決于加熱溫度以及加熱時間，本發(fā)明所采用的加熱法能夠利用線圈(預熱線圈以及正式加熱線圈)的輸出調整加熱溫度，并且能夠利用相對于線圈的相對移動速度調整加熱時間。因此，本發(fā)明的熱處理方法適于作為針對由含有0.8質量％以上的碳的鋼材構成的滾動軸承的滾道圈的熱處理方法。
[0022]另外，上述目的能夠通過環(huán)狀構件的熱處理設備而實現(xiàn)，該環(huán)狀構件的熱處理設備具有將鋼制的環(huán)狀構件感應加熱至目標溫度的加熱部，其特征在于，所述環(huán)狀構件的熱處理設備具備將環(huán)狀構件以沿軸向排列多個環(huán)狀構件的狀態(tài)保持的保持部、以及使保持部相對于加熱部在軸向上相對移動的驅動機構，加熱部具有輸出可變的預熱線圈、以及同軸地配置在該預熱線圈的出口側的恒定輸出的正式加熱線圈，驅動機構使保持部與加熱部在軸向上相對移動，以便使通過保持部在軸向上排列而被保持的多個環(huán)狀構件依次通過預熱線圈的對置區(qū)域以及正式加熱線圈的對置區(qū)域。
[0023]發(fā)明效果
[0024]由此，根據本發(fā)明，能夠高效并且在盡量不產生不良品的情況下適當?shù)貙嵤τ阡撝频沫h(huán)狀構件的淬火硬化處理。由此，能夠減少以滾動軸承的滾道圈為代表的鋼制的環(huán)狀構件的制造成本。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出實施本發(fā)明的熱處理方法時所使用的熱處理設備的初始狀態(tài)的概要圖。
[0026]圖2是淬火硬化處理所包括的工序的流程圖。
[0027]圖3是用于對加熱工序中使用的正式加熱線圈以及預熱線圈的輸出設定進行說明的圖。
[0028]圖4是示出圖1所示的熱處理設備的使用中的狀態(tài)的概要圖。
[0029]圖5是示出以往方法與本發(fā)明的方法的比較驗證結果的圖。
【具體實施方式】
[0030 ]以下，根據【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0031]圖1是示出實施本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法時使