ワークの熱処理装置およびワークの熱処理方法
【課題】ワークの変形を抑えつつ材料特性を高めることができる、ワークの熱処理装置およびワークの熱処理方法を提供する。
【解決手段】第1パレットP1に載置された状態で加熱されたワークWを焼入れブース3内でエアにより焼入れする焼入れ工程において、ワークWは第1パレットP1から当該第1パレットP1とは別の第2パレットP2に載せ替えられる。
【解決手段】第1パレットP1に載置された状態で加熱されたワークWを焼入れブース3内でエアにより焼入れする焼入れ工程において、ワークWは第1パレットP1から当該第1パレットP1とは別の第2パレットP2に載せ替えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークの熱処理装置およびワークの熱処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の軽量化の観点から、例えばエンジンのシリンダブロック等にアルミニウム合金製の鋳造品(鋳物)が使用されている。かかるシリンダブロック等の鋳造品は、近年のエンジンの高出力化に対応させるために、引張強度、耐摩耗性、伸び等の機械的性質(材料特性)を向上させるべく、熱処理が施される(下記特許文献1参照)。
【0003】
このような熱処理として、特許文献1には、アルミニウム合金製のワークを所定温度に加熱して合金元素を固溶させた後急冷する溶体化処理と、溶体化処理により固溶したままの合金元素を時効により析出させる時効処理とが開示されている。
【0004】
しかしながら、加熱されたワークを急冷する焼入れでは、例えば水等の冷却媒体により急激な冷却が行われることが多い。このため、熱処理の過程での高温からの急激な温度変化は、ワークに残留応力を発生させて、ワークの変形を大きくするという問題があった。
【特許文献1】特開2006−281272号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ワークの変形を抑えつつ材料特性を高めることができる、ワークの熱処理装置およびワークの熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための本発明のワークの熱処理装置は、第1パレットに載置された状態で加熱されたワークをエアにより焼入れする焼入れブースを有し、前記焼入れブース内に、前記ワークを前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えるためのワーク搬送装置を設けたことを特徴とする。
【0007】
上記目的を達成するための本発明のワークの熱処理方法は、第1パレットに載置された状態で加熱されたワークを焼入れブース内でエアにより焼入れする焼入れ工程を有し、前記焼入れ工程において、前記ワークは前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、焼入れブースにおいて、加熱されたワークが高温の第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えられるため、エアによるワークの冷却を効率的に行うことができ、焼入れ品質を向上させることができる。したがって、焼入れ用の冷却媒体としてエアを使用することによってワークの変形を抑えつつ、材料特性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるワークの熱処理装置の全体構成を概略で示す平面図である。
【0011】
図1に示すように、ワークの熱処理装置1は、第1パレットP1に載置されたワークWを加熱する溶体化炉2と、溶体化炉2で加熱されたワークWをエアにより焼入れする焼入れブース3と、焼入れブース3で焼入れされたワークWを溶体化炉2における加熱温度よりも低い温度に加熱する時効炉4とを有している。なお、図1では、焼入れブース3の内部構造が透視されて模式的に示されている。
【0012】
本実施形態において、ワークWはアルミニウム合金製の鋳造品であり、例えばエンジンのシリンダブロック等が例示される。つまり、本実施形態の熱処理は、アルミニウム合金製の鋳造品に適用することができ、例えば自動車部品の軽量化に有用である。
【0013】
溶体化炉2は、ワークWを所定温度に加熱して合金元素を固溶させるための熱処理炉である。
【0014】
アルミニウム合金製のシリンダブロックは、近年のエンジンの高出力化に対応させるため、特にバルク部(仕切り壁)の高強度化を狙ったT7熱処理(溶体化処理後安定化処理)の要求がある。しかしながら、T7熱処理の焼入れにおいて水等の冷却媒体により急激な冷却が行われると、急激な温度変化によりワークWに残留応力が発生して変形が大きくなる虞がある。このため本実施形態では、焼入れの冷却速度を小さくするために、焼入れ用の冷却媒体としてエアが使用される。
【0015】
すなわち、焼入れブース3の枠体32内には、送風ファン31が設置されており、送風ファン31は加熱されたワークWに対してエアを送って冷却する。
【0016】
また、焼入れブース3内に、ワークWを第1パレットP1から当該第1パレットP1とは別の第2パレットP2に載せ替えるためのワーク搬送装置5が設けられている。
【0017】
焼入れブース3内では、ワークWを載せる第1パレットP1も同時に冷却されるので、第1パレットP1の熱がワークWを効率的に冷却することの妨げとなってしまう虞がある。しかし、本実施形態では、加熱されたワークWが高温の第1パレットP1から室温の第2パレットP2に載せ替えられるため、効率的な冷却が可能である。
【0018】
時効炉4は、焼入れブースで焼入れされたワークWを溶体化炉2における加熱温度よりも低い温度に加熱する第2の熱処理炉である。時効炉4は、焼入れにより固溶したままの合金元素を時効により析出させることができる。
【0019】
また、ワークの熱処理装置1は、第1パレットP1に載置されたワークWを搬送するための第1コンベア10と、第2パレットP2に載置されたワークWを搬送するための第2コンベア11とを備えている。
【0020】
図1中符号6は第1パレットP1に載置されたワークWが溶体化炉2へ投入されるワーク投入口を示し、図1中符号7はワークWが第1パレットP1から第2パレットP2に載せ替えられた後に空になった第1パレットP1が取り出される第1パレット取出し口を示す。また、図1中符号8は室温の第2パレットP2が投入される第2パレット投入口を示し、図1中符号9は第2パレットP2に載置されたワークWが時効炉4を経て取り出されるワーク取出し口を示す。
【0021】
図2〜図5は、ワーク搬送装置5の構成および動作を説明するための図である。
【0022】
ワーク搬送装置5は、ワークWを保持するためのワーク保持部51と、ワーク保持部51を水平方向に移動させるための水平移動部52と、ワーク保持部51を鉛直方向に移動させるための鉛直移動部53とを有している。
【0023】
ワーク保持部51には、ワークWに向けてエアを送るエア出射部54が設けられている。送風ファン31による送風だけでは、ワークWのうちエアの当たりが良い部分と悪い部分とが生じる虞がある。しかし、本実施形態では、送風ファン31によるエアの流れによるワークWの冷却のみならず、ワーク保持部51に設けられたエア出射部54によりワークWに対して局部的な冷却が行われる。
【0024】
ワーク保持部51は、ワークWを支持する一対の第1アーム55および第2アーム56を有している。本実施形態では、エア出射部54は第1アーム55に設けられている。なお、図中の符号Tは、エアの供給チューブを示す。
【0025】
ワーク搬送装置5によるワークWの第1パレットP1から第2パレットP2への載せ替えは、次のように行われる。
【0026】
まず、図2に示すように、鉛直移動部53によって、ワーク保持部51が第1パレットP1に載置されたワークWに向けて下降させられる。このとき、ワーク保持部51の第1アーム55および第2アーム56の先端支持部が、第1パレットP1に形成された開口部12に進入する。続いて、図3に示すように、水平移動部52によって、第1アーム55および第2アーム56が相互に近接する方向に水平移動させられる。このとき、ワーク保持部51の第1アーム55および第2アーム56の先端支持部がワークWの下方に入り込んで、ワークWを支持可能な状態となる。また、このとき、エア出射部54からワークWに向けてエアの吐出を開始する。続いて、図4に示すように、鉛直移動部53によって、ワーク保持部51がワークWを支持した状態で上昇する。続いて、図5に示すように、水平移動部52によって、焼入れブース3内に搬入された第2パレットP2の真上まで、ワーク保持部51がワークWを支持した状態で水平移動させられる。そして、図2〜図4を用いて説明した手順と逆の手順で、ワークWが第2パレットP2上に載置される。ワークWが第2パレットP2上に載置された時点で、エア出射部54からワークWに向けてのエアの吐出を停止する。
【0027】
次に、本実施形態のワークの熱処理装置1を用いたワークWの熱処理方法について説明する。図6は、本実施形態のワークの熱処理方法における温度パターンを示す図である。
【0028】
まず、ワークWとして、アルミニウム合金製のシリンダブロックが、重力鋳造法、低圧鋳造法、高圧鋳造法等の工法により鋳造される。
【0029】
そして、ワークWは、第1パレットP1に載置された状態で、第1コンベア10により溶体化炉2に投入される。溶体化炉2において、ワークWは、500℃前後に昇温され、一定時間保持される(図6の温度T1参照)。
【0030】
この後、ワークWは、焼入れブース3に投入されてエアにより焼入れされる。送風ファン31によるエアの流れにより、加熱されたワークWが急冷される。このとき、ワークWは、高温の第1パレットP1から室温の第2パレットP2に載せ替えられる。さらに、ワークWの載せ替えの間、ワーク保持部51に設けられたエア出射部54からワークWに向けてエアが吐出されて局部的な冷却が行われる。好ましくは、ワークWであるシリンダブロックのバルク部にエアが当たるように、エア出射部54が配置される。これにより、高強度が必要なバルク部が効果的に急冷される。但し、ワークWの種類にしたがって、エア出射部54が配置される箇所が、適宜変更され得る。
【0031】
焼入れされたワークWは、第2コンベア11により時効炉4に投入される。時効炉4において、ワークWは、200℃前後に昇温され、一定時間保持される(図6の温度T2参照)。これにより、焼入れにより固溶したままの合金元素を時効により析出させて組織を安定化させることができる。この後、ワークWは、第2コンベア11により時効炉4外へ搬出され、自然放冷されて、熱処理が完了する。
【0032】
以上説明したように本実施形態では、第1パレットP1に載置された状態で加熱されたワークWを焼入れブース3内でエアにより焼入れする焼入れ工程において、ワークWは第1パレットP1から当該第1パレットP1とは別の第2パレットP2に載せ替えられる。
【0033】
したがって、加熱されたワークWが高温の第1パレットP1から室温の第2パレットP2に載せ替えられるため、エアによるワークWの冷却を効率的に行うことができ、焼入れ品質を向上させることができる。これにより、焼入れ用の冷却媒体としてエアを使用することによってワークの変形を抑えつつ、材料特性を高めることが可能となる。
【0034】
また、本実施形態では、ワークWの載せ替えに使用されるワーク保持部51に設けられたエア出射部54により、ワークWに向けてエアが吐出される。したがって、全体的なエアの流れによるワークWの冷却のみならず、ワークWに対して局部的な冷却が行われる。これにより、特に高強度が必要とされる部分の材料特性をより高めることが可能となる。
【0035】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。以下、上記の第1の実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については説明を省略する。
【0036】
図7は、本発明の第2の実施形態にかかるワーク搬送装置5aの構成を説明するための図、図8は、図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【0037】
第2の実施形態では、エア出射部54aは、ワークWに向けて第1の方向からエアを送る第1のエアノズル57aと、ワークWに向けて第1の方向とは異なる第2の方向からエアを送る第2のエアノズル57bとを有している。このように構成すれば、ワークWにおける異なる方位の面を同時に急冷することが可能となる。
【0038】
したがって、第2の実施形態によれば、上記実施形態の作用効果に加え、ワークWの異なる方位の面にそれぞれ高強度を必要とする部分がある場合でも、ワークWの全体的な材料特性を高めることができるという作用効果を奏する。
【0039】
より具体的には、第2の実施形態では、第1のエアノズル57aは第1アーム55に設けられ、第2のエアノズル57bは第2アーム56に設けられている。このように構成すれば、ワークWの表裏両面を同時に急冷することが可能となる。したがって、ワークWの表裏両面にそれぞれ高強度を必要とする部分がある場合でも、ワークWの全体的な材料特性を高めることができる。この場合、例えば、シリンダブロックのクランクルーム側のバルク部、およびシリンダヘッド側のバルク部の両面を同時に急冷することが可能となる。
【0040】
但し、エアノズルの設置箇所は、第1アーム55および第2アーム56に限定されるものではなく、例えばエアノズルがワーク保持部51aの天井部に設けられてワークWに対して上方からエアを送ってもよい。
【0041】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。以下、上記の第2の実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については説明を省略する。
【0042】
図9は、本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置5bの構成を説明するための図、図10は、図9のX−X線に沿う断面図である。
【0043】
第3の実施形態では、エア出射部54bは、複数のエアノズル57aおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部58aからなる第1のエア出射ユニット59aと、複数のエアノズル57bおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部58bからなる第2のエア出射ユニット59bとを有している。但し、エア出射ユニットの設置個数は任意である。そして、エア出射ユニット59a、59bは、ワーク保持部51bに対して着脱可能である。ここで、エアノズルの配置が異なる複数種類のエア出射ユニットを用意しておくことが好ましい。
【0044】
また、基体部58a、58bは、複数のエアノズルに連通する共通のエア導入口Hを備えている。そして、焼入れの際、エア導入口Hから複数のエアノズルの各々にエアが送られる。このように構成すれば、エア出射ユニット59a、59bの構造が簡易化されるとともに、エア出射ユニット59a、59bへのエアの供給チューブTの着脱作業も容易となる。
【0045】
第3の実施形態では、ワークWの焼入れの際、エア出射部54bが、ワークWの形状の相違にしたがって交換される。図9および図10は、V型6気筒エンジンのシリンダブロックに適応したエア出射ユニットの例を示す。
【0046】
図11は、本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置5bにおいて形状の異なるワークWaに対応したエア出射ユニット59c、59dを使用した例を説明するための図、図12は、図11のXII−XII線に沿う断面図である。図11および図12は、直列4気筒エンジンのシリンダブロックに適応したエア出射ユニットの例を示す。
【0047】
このように第3の実施形態では、エア出射部54bは、複数のエアノズルと基体部とからなるエア出射ユニットを少なくとも1つ含んでおり、エア出射ユニットが、ワークWの形状の相違にしたがって交換される。
【0048】
したがって、第3の実施形態によれば、上記実施形態の作用効果に加え、1台の熱処理装置により多品種のワークの熱処理に対応することが可能となるという作用効果を奏する。
【0049】
本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的概念から逸脱することなく、種々様々な変更あるいは修正を実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかるワークの熱処理装置の全体構成を概略で示す平面図である。
【図2】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図3】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図4】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図5】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図6】本実施形態のワークの熱処理方法における温度パターンを示す図である。
【図7】本発明の第2の実施形態にかかるワーク搬送装置の構成を説明するための図である。
【図8】図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図9】本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置の構成を説明するための図である。
【図10】図9のX−X線に沿う断面図である。
【図11】本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置において形状の異なるワークに対応したエア出射ユニットを使用した例を説明するための図である。
【図12】図11のXII−XII線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【0051】
1 熱処理装置、
2 溶体化炉、
3 焼入れブース、
31 送風ファン、
4 時効炉、
5、5a、5b ワーク搬送装置、
51、51a、51b ワーク保持部、
54、54a、54b エア出射部、
55 第1アーム、
56 第2アーム、
57a、57b エアノズル、
58a、58b 基体部、
59a、59b、59c、59d エア出射ユニット、
H エア導入口、
P1 第1パレット、
P2 第2パレット、
W、Wa ワーク。
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークの熱処理装置およびワークの熱処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車の軽量化の観点から、例えばエンジンのシリンダブロック等にアルミニウム合金製の鋳造品(鋳物)が使用されている。かかるシリンダブロック等の鋳造品は、近年のエンジンの高出力化に対応させるために、引張強度、耐摩耗性、伸び等の機械的性質(材料特性)を向上させるべく、熱処理が施される(下記特許文献1参照)。
【0003】
このような熱処理として、特許文献1には、アルミニウム合金製のワークを所定温度に加熱して合金元素を固溶させた後急冷する溶体化処理と、溶体化処理により固溶したままの合金元素を時効により析出させる時効処理とが開示されている。
【0004】
しかしながら、加熱されたワークを急冷する焼入れでは、例えば水等の冷却媒体により急激な冷却が行われることが多い。このため、熱処理の過程での高温からの急激な温度変化は、ワークに残留応力を発生させて、ワークの変形を大きくするという問題があった。
【特許文献1】特開2006−281272号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ワークの変形を抑えつつ材料特性を高めることができる、ワークの熱処理装置およびワークの熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための本発明のワークの熱処理装置は、第1パレットに載置された状態で加熱されたワークをエアにより焼入れする焼入れブースを有し、前記焼入れブース内に、前記ワークを前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えるためのワーク搬送装置を設けたことを特徴とする。
【0007】
上記目的を達成するための本発明のワークの熱処理方法は、第1パレットに載置された状態で加熱されたワークを焼入れブース内でエアにより焼入れする焼入れ工程を有し、前記焼入れ工程において、前記ワークは前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、焼入れブースにおいて、加熱されたワークが高温の第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えられるため、エアによるワークの冷却を効率的に行うことができ、焼入れ品質を向上させることができる。したがって、焼入れ用の冷却媒体としてエアを使用することによってワークの変形を抑えつつ、材料特性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるワークの熱処理装置の全体構成を概略で示す平面図である。
【0011】
図1に示すように、ワークの熱処理装置1は、第1パレットP1に載置されたワークWを加熱する溶体化炉2と、溶体化炉2で加熱されたワークWをエアにより焼入れする焼入れブース3と、焼入れブース3で焼入れされたワークWを溶体化炉2における加熱温度よりも低い温度に加熱する時効炉4とを有している。なお、図1では、焼入れブース3の内部構造が透視されて模式的に示されている。
【0012】
本実施形態において、ワークWはアルミニウム合金製の鋳造品であり、例えばエンジンのシリンダブロック等が例示される。つまり、本実施形態の熱処理は、アルミニウム合金製の鋳造品に適用することができ、例えば自動車部品の軽量化に有用である。
【0013】
溶体化炉2は、ワークWを所定温度に加熱して合金元素を固溶させるための熱処理炉である。
【0014】
アルミニウム合金製のシリンダブロックは、近年のエンジンの高出力化に対応させるため、特にバルク部(仕切り壁)の高強度化を狙ったT7熱処理(溶体化処理後安定化処理)の要求がある。しかしながら、T7熱処理の焼入れにおいて水等の冷却媒体により急激な冷却が行われると、急激な温度変化によりワークWに残留応力が発生して変形が大きくなる虞がある。このため本実施形態では、焼入れの冷却速度を小さくするために、焼入れ用の冷却媒体としてエアが使用される。
【0015】
すなわち、焼入れブース3の枠体32内には、送風ファン31が設置されており、送風ファン31は加熱されたワークWに対してエアを送って冷却する。
【0016】
また、焼入れブース3内に、ワークWを第1パレットP1から当該第1パレットP1とは別の第2パレットP2に載せ替えるためのワーク搬送装置5が設けられている。
【0017】
焼入れブース3内では、ワークWを載せる第1パレットP1も同時に冷却されるので、第1パレットP1の熱がワークWを効率的に冷却することの妨げとなってしまう虞がある。しかし、本実施形態では、加熱されたワークWが高温の第1パレットP1から室温の第2パレットP2に載せ替えられるため、効率的な冷却が可能である。
【0018】
時効炉4は、焼入れブースで焼入れされたワークWを溶体化炉2における加熱温度よりも低い温度に加熱する第2の熱処理炉である。時効炉4は、焼入れにより固溶したままの合金元素を時効により析出させることができる。
【0019】
また、ワークの熱処理装置1は、第1パレットP1に載置されたワークWを搬送するための第1コンベア10と、第2パレットP2に載置されたワークWを搬送するための第2コンベア11とを備えている。
【0020】
図1中符号6は第1パレットP1に載置されたワークWが溶体化炉2へ投入されるワーク投入口を示し、図1中符号7はワークWが第1パレットP1から第2パレットP2に載せ替えられた後に空になった第1パレットP1が取り出される第1パレット取出し口を示す。また、図1中符号8は室温の第2パレットP2が投入される第2パレット投入口を示し、図1中符号9は第2パレットP2に載置されたワークWが時効炉4を経て取り出されるワーク取出し口を示す。
【0021】
図2〜図5は、ワーク搬送装置5の構成および動作を説明するための図である。
【0022】
ワーク搬送装置5は、ワークWを保持するためのワーク保持部51と、ワーク保持部51を水平方向に移動させるための水平移動部52と、ワーク保持部51を鉛直方向に移動させるための鉛直移動部53とを有している。
【0023】
ワーク保持部51には、ワークWに向けてエアを送るエア出射部54が設けられている。送風ファン31による送風だけでは、ワークWのうちエアの当たりが良い部分と悪い部分とが生じる虞がある。しかし、本実施形態では、送風ファン31によるエアの流れによるワークWの冷却のみならず、ワーク保持部51に設けられたエア出射部54によりワークWに対して局部的な冷却が行われる。
【0024】
ワーク保持部51は、ワークWを支持する一対の第1アーム55および第2アーム56を有している。本実施形態では、エア出射部54は第1アーム55に設けられている。なお、図中の符号Tは、エアの供給チューブを示す。
【0025】
ワーク搬送装置5によるワークWの第1パレットP1から第2パレットP2への載せ替えは、次のように行われる。
【0026】
まず、図2に示すように、鉛直移動部53によって、ワーク保持部51が第1パレットP1に載置されたワークWに向けて下降させられる。このとき、ワーク保持部51の第1アーム55および第2アーム56の先端支持部が、第1パレットP1に形成された開口部12に進入する。続いて、図3に示すように、水平移動部52によって、第1アーム55および第2アーム56が相互に近接する方向に水平移動させられる。このとき、ワーク保持部51の第1アーム55および第2アーム56の先端支持部がワークWの下方に入り込んで、ワークWを支持可能な状態となる。また、このとき、エア出射部54からワークWに向けてエアの吐出を開始する。続いて、図4に示すように、鉛直移動部53によって、ワーク保持部51がワークWを支持した状態で上昇する。続いて、図5に示すように、水平移動部52によって、焼入れブース3内に搬入された第2パレットP2の真上まで、ワーク保持部51がワークWを支持した状態で水平移動させられる。そして、図2〜図4を用いて説明した手順と逆の手順で、ワークWが第2パレットP2上に載置される。ワークWが第2パレットP2上に載置された時点で、エア出射部54からワークWに向けてのエアの吐出を停止する。
【0027】
次に、本実施形態のワークの熱処理装置1を用いたワークWの熱処理方法について説明する。図6は、本実施形態のワークの熱処理方法における温度パターンを示す図である。
【0028】
まず、ワークWとして、アルミニウム合金製のシリンダブロックが、重力鋳造法、低圧鋳造法、高圧鋳造法等の工法により鋳造される。
【0029】
そして、ワークWは、第1パレットP1に載置された状態で、第1コンベア10により溶体化炉2に投入される。溶体化炉2において、ワークWは、500℃前後に昇温され、一定時間保持される(図6の温度T1参照)。
【0030】
この後、ワークWは、焼入れブース3に投入されてエアにより焼入れされる。送風ファン31によるエアの流れにより、加熱されたワークWが急冷される。このとき、ワークWは、高温の第1パレットP1から室温の第2パレットP2に載せ替えられる。さらに、ワークWの載せ替えの間、ワーク保持部51に設けられたエア出射部54からワークWに向けてエアが吐出されて局部的な冷却が行われる。好ましくは、ワークWであるシリンダブロックのバルク部にエアが当たるように、エア出射部54が配置される。これにより、高強度が必要なバルク部が効果的に急冷される。但し、ワークWの種類にしたがって、エア出射部54が配置される箇所が、適宜変更され得る。
【0031】
焼入れされたワークWは、第2コンベア11により時効炉4に投入される。時効炉4において、ワークWは、200℃前後に昇温され、一定時間保持される(図6の温度T2参照)。これにより、焼入れにより固溶したままの合金元素を時効により析出させて組織を安定化させることができる。この後、ワークWは、第2コンベア11により時効炉4外へ搬出され、自然放冷されて、熱処理が完了する。
【0032】
以上説明したように本実施形態では、第1パレットP1に載置された状態で加熱されたワークWを焼入れブース3内でエアにより焼入れする焼入れ工程において、ワークWは第1パレットP1から当該第1パレットP1とは別の第2パレットP2に載せ替えられる。
【0033】
したがって、加熱されたワークWが高温の第1パレットP1から室温の第2パレットP2に載せ替えられるため、エアによるワークWの冷却を効率的に行うことができ、焼入れ品質を向上させることができる。これにより、焼入れ用の冷却媒体としてエアを使用することによってワークの変形を抑えつつ、材料特性を高めることが可能となる。
【0034】
また、本実施形態では、ワークWの載せ替えに使用されるワーク保持部51に設けられたエア出射部54により、ワークWに向けてエアが吐出される。したがって、全体的なエアの流れによるワークWの冷却のみならず、ワークWに対して局部的な冷却が行われる。これにより、特に高強度が必要とされる部分の材料特性をより高めることが可能となる。
【0035】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。以下、上記の第1の実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については説明を省略する。
【0036】
図7は、本発明の第2の実施形態にかかるワーク搬送装置5aの構成を説明するための図、図8は、図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【0037】
第2の実施形態では、エア出射部54aは、ワークWに向けて第1の方向からエアを送る第1のエアノズル57aと、ワークWに向けて第1の方向とは異なる第2の方向からエアを送る第2のエアノズル57bとを有している。このように構成すれば、ワークWにおける異なる方位の面を同時に急冷することが可能となる。
【0038】
したがって、第2の実施形態によれば、上記実施形態の作用効果に加え、ワークWの異なる方位の面にそれぞれ高強度を必要とする部分がある場合でも、ワークWの全体的な材料特性を高めることができるという作用効果を奏する。
【0039】
より具体的には、第2の実施形態では、第1のエアノズル57aは第1アーム55に設けられ、第2のエアノズル57bは第2アーム56に設けられている。このように構成すれば、ワークWの表裏両面を同時に急冷することが可能となる。したがって、ワークWの表裏両面にそれぞれ高強度を必要とする部分がある場合でも、ワークWの全体的な材料特性を高めることができる。この場合、例えば、シリンダブロックのクランクルーム側のバルク部、およびシリンダヘッド側のバルク部の両面を同時に急冷することが可能となる。
【0040】
但し、エアノズルの設置箇所は、第1アーム55および第2アーム56に限定されるものではなく、例えばエアノズルがワーク保持部51aの天井部に設けられてワークWに対して上方からエアを送ってもよい。
【0041】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。以下、上記の第2の実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については説明を省略する。
【0042】
図9は、本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置5bの構成を説明するための図、図10は、図9のX−X線に沿う断面図である。
【0043】
第3の実施形態では、エア出射部54bは、複数のエアノズル57aおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部58aからなる第1のエア出射ユニット59aと、複数のエアノズル57bおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部58bからなる第2のエア出射ユニット59bとを有している。但し、エア出射ユニットの設置個数は任意である。そして、エア出射ユニット59a、59bは、ワーク保持部51bに対して着脱可能である。ここで、エアノズルの配置が異なる複数種類のエア出射ユニットを用意しておくことが好ましい。
【0044】
また、基体部58a、58bは、複数のエアノズルに連通する共通のエア導入口Hを備えている。そして、焼入れの際、エア導入口Hから複数のエアノズルの各々にエアが送られる。このように構成すれば、エア出射ユニット59a、59bの構造が簡易化されるとともに、エア出射ユニット59a、59bへのエアの供給チューブTの着脱作業も容易となる。
【0045】
第3の実施形態では、ワークWの焼入れの際、エア出射部54bが、ワークWの形状の相違にしたがって交換される。図9および図10は、V型6気筒エンジンのシリンダブロックに適応したエア出射ユニットの例を示す。
【0046】
図11は、本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置5bにおいて形状の異なるワークWaに対応したエア出射ユニット59c、59dを使用した例を説明するための図、図12は、図11のXII−XII線に沿う断面図である。図11および図12は、直列4気筒エンジンのシリンダブロックに適応したエア出射ユニットの例を示す。
【0047】
このように第3の実施形態では、エア出射部54bは、複数のエアノズルと基体部とからなるエア出射ユニットを少なくとも1つ含んでおり、エア出射ユニットが、ワークWの形状の相違にしたがって交換される。
【0048】
したがって、第3の実施形態によれば、上記実施形態の作用効果に加え、1台の熱処理装置により多品種のワークの熱処理に対応することが可能となるという作用効果を奏する。
【0049】
本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的概念から逸脱することなく、種々様々な変更あるいは修正を実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかるワークの熱処理装置の全体構成を概略で示す平面図である。
【図2】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図3】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図4】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図5】ワーク搬送装置の構成および動作を説明するための図である。
【図6】本実施形態のワークの熱処理方法における温度パターンを示す図である。
【図7】本発明の第2の実施形態にかかるワーク搬送装置の構成を説明するための図である。
【図8】図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図9】本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置の構成を説明するための図である。
【図10】図9のX−X線に沿う断面図である。
【図11】本発明の第3の実施形態にかかるワーク搬送装置において形状の異なるワークに対応したエア出射ユニットを使用した例を説明するための図である。
【図12】図11のXII−XII線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【0051】
1 熱処理装置、
2 溶体化炉、
3 焼入れブース、
31 送風ファン、
4 時効炉、
5、5a、5b ワーク搬送装置、
51、51a、51b ワーク保持部、
54、54a、54b エア出射部、
55 第1アーム、
56 第2アーム、
57a、57b エアノズル、
58a、58b 基体部、
59a、59b、59c、59d エア出射ユニット、
H エア導入口、
P1 第1パレット、
P2 第2パレット、
W、Wa ワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1パレットに載置された状態で加熱されたワークをエアにより焼入れする焼入れブースを有し、
前記焼入れブース内に、前記ワークを前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えるためのワーク搬送装置を設けたことを特徴とするワークの熱処理装置。
【請求項2】
前記ワーク搬送装置は、前記ワークを保持するためのワーク保持手段を有し、
前記ワーク保持手段に、前記ワークに向けてエアを送るエア出射手段が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のワークの熱処理装置。
【請求項3】
前記エア出射手段は、前記ワークに向けて第1の方向からエアを送る第1のエアノズルと、前記ワークに向けて前記第1の方向とは異なる第2の方向からエアを送る第2のエアノズルとを有することを特徴とする請求項2に記載のワークの熱処理装置。
【請求項4】
前記ワーク保持手段は、前記ワークを支持する一対の第1アームおよび第2アームを有し、前記第1のエアノズルは前記第1アームに設けられ、前記第2のエアノズルは前記第2アームに設けられていることを特徴とする請求項3に記載のワークの熱処理装置。
【請求項5】
前記エア出射手段は、複数のエアノズルおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部からなるエア出射ユニットを少なくとも1つ含み、
前記エア出射ユニットは、前記ワーク保持手段に対して着脱可能であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のワークの熱処理装置。
【請求項6】
前記基体部は、前記複数のエアノズルに連通する共通のエア導入口を備えていることを特徴とする請求項5に記載のワークの熱処理装置。
【請求項7】
前記ワークは、アルミニウム合金製の鋳造品であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のワークの熱処理装置。
【請求項8】
第1パレットに載置された状態で加熱されたワークを焼入れブース内でエアにより焼入れする焼入れ工程を有し、
前記焼入れ工程において、前記ワークは前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えられることを特徴とするワークの熱処理方法。
【請求項9】
前記焼入れ工程において、前記ワークを前記第1パレットから前記第2パレットに載せ替える際に使用される前記ワークを保持するためのワーク保持手段に設けられたエア出射手段により、前記ワークに向けてエアが送られることを特徴とする請求項8に記載のワークの熱処理方法。
【請求項10】
前記焼入れ工程において、前記エア出射手段により、第1の方向および当該第1の方向とは異なる第2の方向から前記ワークに向けてエアが送られることを特徴とする請求項9に記載のワークの熱処理方法。
【請求項11】
前記ワーク保持手段は、前記ワークを支持する一対の第1アームおよび第2アームを有しており、
前記第1アームに設けられた第1のエアノズルおよび前記第2アームに設けられた第2のエアノズルから、それぞれ前記ワークに向けてエアが送られることを特徴とする請求項10に記載のワークの熱処理方法。
【請求項12】
前記エア出射手段は、複数のエアノズルおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部からなるエア出射ユニットを少なくとも1つ含んでおり、
前記焼入れ工程において、前記エア出射ユニットが、前記ワークの形状の相違にしたがって交換されることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のワークの熱処理方法。
【請求項13】
前記基体部は、前記複数のエアノズルに連通する共通のエア導入口を備え、
前記焼入れ工程において、前記エア導入口から前記複数のエアノズルの各々にエアが送られることを特徴とする請求項12に記載のワークの熱処理方法。
【請求項14】
前記ワークは、アルミニウム合金製の鋳造品であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載のワークの熱処理方法。
【請求項1】
第1パレットに載置された状態で加熱されたワークをエアにより焼入れする焼入れブースを有し、
前記焼入れブース内に、前記ワークを前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えるためのワーク搬送装置を設けたことを特徴とするワークの熱処理装置。
【請求項2】
前記ワーク搬送装置は、前記ワークを保持するためのワーク保持手段を有し、
前記ワーク保持手段に、前記ワークに向けてエアを送るエア出射手段が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のワークの熱処理装置。
【請求項3】
前記エア出射手段は、前記ワークに向けて第1の方向からエアを送る第1のエアノズルと、前記ワークに向けて前記第1の方向とは異なる第2の方向からエアを送る第2のエアノズルとを有することを特徴とする請求項2に記載のワークの熱処理装置。
【請求項4】
前記ワーク保持手段は、前記ワークを支持する一対の第1アームおよび第2アームを有し、前記第1のエアノズルは前記第1アームに設けられ、前記第2のエアノズルは前記第2アームに設けられていることを特徴とする請求項3に記載のワークの熱処理装置。
【請求項5】
前記エア出射手段は、複数のエアノズルおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部からなるエア出射ユニットを少なくとも1つ含み、
前記エア出射ユニットは、前記ワーク保持手段に対して着脱可能であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載のワークの熱処理装置。
【請求項6】
前記基体部は、前記複数のエアノズルに連通する共通のエア導入口を備えていることを特徴とする請求項5に記載のワークの熱処理装置。
【請求項7】
前記ワークは、アルミニウム合金製の鋳造品であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のワークの熱処理装置。
【請求項8】
第1パレットに載置された状態で加熱されたワークを焼入れブース内でエアにより焼入れする焼入れ工程を有し、
前記焼入れ工程において、前記ワークは前記第1パレットから当該第1パレットとは別の第2パレットに載せ替えられることを特徴とするワークの熱処理方法。
【請求項9】
前記焼入れ工程において、前記ワークを前記第1パレットから前記第2パレットに載せ替える際に使用される前記ワークを保持するためのワーク保持手段に設けられたエア出射手段により、前記ワークに向けてエアが送られることを特徴とする請求項8に記載のワークの熱処理方法。
【請求項10】
前記焼入れ工程において、前記エア出射手段により、第1の方向および当該第1の方向とは異なる第2の方向から前記ワークに向けてエアが送られることを特徴とする請求項9に記載のワークの熱処理方法。
【請求項11】
前記ワーク保持手段は、前記ワークを支持する一対の第1アームおよび第2アームを有しており、
前記第1アームに設けられた第1のエアノズルおよび前記第2アームに設けられた第2のエアノズルから、それぞれ前記ワークに向けてエアが送られることを特徴とする請求項10に記載のワークの熱処理方法。
【請求項12】
前記エア出射手段は、複数のエアノズルおよび当該複数のエアノズルが設置された基体部からなるエア出射ユニットを少なくとも1つ含んでおり、
前記焼入れ工程において、前記エア出射ユニットが、前記ワークの形状の相違にしたがって交換されることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のワークの熱処理方法。
【請求項13】
前記基体部は、前記複数のエアノズルに連通する共通のエア導入口を備え、
前記焼入れ工程において、前記エア導入口から前記複数のエアノズルの各々にエアが送られることを特徴とする請求項12に記載のワークの熱処理方法。
【請求項14】
前記ワークは、アルミニウム合金製の鋳造品であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載のワークの熱処理方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−191332(P2009−191332A)
【公開日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−34838(P2008−34838)
【出願日】平成20年2月15日(2008.2.15)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年2月15日(2008.2.15)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
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