研究開発された技術紹介

工作機械用シャフトではその高耐摩耗・高強度化とともに、加工熱処理時間の短縮と省エネ化が求められている。本研究では、組織制御による高強度化・高耐摩耗化を高周波を使った短時間熱処理で達成するシステムを開発する。このシステムは局所加熱・冷却により応力集中部を集中的に高強度化することも可能であるため、従来法に比べ、より複雑な工作機械・建設機械用大型シャフトにも適用可能である

連続高周波焼入れにより、シャフトを構成する結晶粒を微細化
・丸シャフトの微細化⇒粒径:20ミクロン→10ミクロン以下
・細微化時間の短縮⇒150分→20分
・旧オーステナイト粒子20μm→10μm
(新技術)
・従来の50%の高強度化
・耐久性向上が実現

・連続高周波焼入れ技術により、1/20以下の微細化時間の短縮を実現
‐φ20mm及びφ30mm丸シャフトの連続高周波焼入れ技術を開発
‐従来のコイルを使用した熱処理条件の変化で組織の微細化に成功
‐特殊コイルを使用することで微細化と1/20以下の微細化時間の短縮を実現
・焼入れ装置を高度化
‐焼入れ装置を高度化する開発を実施
‐熱処理性能をUPさせるように、特殊コイルを用いて空冷領域、冷却水の設定、コイル本体と鋼材との位置関係を見出し、機能向上に取り組んでいる
‐高周波加熱における制御システムの基礎データーベース化を行うことで、各種微細化に必要な条件選択を確立
・焼入れ条件により、細微化が進行、強度が増加
‐特殊コイルによる焼入れで、従来よりも微細化され、強度が増加
‐組織評価の結果、従来のコイルを用いても熱処理条件の選択で微細化が進行することが判明
‐疲労強度を測定した結果、特殊コイルと熱処理条件の融合で強度増加に成功

・特許:「加熱処理方法及び加熱処理装置」(特願2010-130998)
論文:TakashiHonda,et.al,｢microstructualEvaluationof13Cr-2Ni-2mOStainlesssteelquenchbyInductionheating｣(Adv.mat.Res.,457-458,525-530.H24.1)、EdsonCostaSantos,et.al,｢FatiguestrengthimprovementofAISIE52100bearingsteelbyinductionheatingandrepeatedquenching｣(mat.Sci,H24)
・出展:第13回SHANGHAIINT'LmACHINETOOLFAIR2011、第14回関西機械要素技術展

・金属の板をロール同士の間に挟み圧延させる機械に用いられる、圧延ロールの耐摩耗性、高強度を実現(従来より2倍の寿命)
・スライドシャフトの耐久性向上

・H24年度の実用化に向け、補完研究を継続
・製造ライン用コンベアに用いられるローラでサンプル品を製作(有償)

・低コスト化：熱処理時間を従来比1/10以下まで削減
・強度向上：同材質で5倍の耐摩耗、強度を持つ

H24年度のサンプル品提供を目指す
・強度・耐摩耗性のデータ取得を中心に補完研究を継続中。時間を要するので短期間で評価できる改善策を実施する予定
・現在の試作品をもとに、実用評価を頂き、H24年度には圧延ロールメーカー、耐摩耗性が必要であるメーカーをターゲットにサンプル品を提供予定

微細化した組織の証明書の発行と、高周波では微細化した組織を見つけるには時間がかかる

直動ﾒｰｶｰと、ﾎﾞｰﾙねじの微細化に共同で取組んでいる