研究開発された技術紹介

HV・PHV・EV化による車両重量、パーキング軸上トルクの増加に対応すべく現状の高周波焼入れ技術の弱点を補う曲げ部・局所部の硬化加工技術を確立する。小径部品、薄肉部品に対するレーザ熱処理技術を新たに確立し、小径鋼材部品局所部への部分焼入れプロセスを開発する。また本技術を他部品にも応用するとともに焼入れ工程のインライン化を図り、効率の良い製造工程を実現することで本開発技術を展開する。

研究の結果、強度試験とシミュレーションを用いることで、耐曲げ荷重を確保できる焼入れ領域を特定した。また、部分焼入れ厚さ制御法と、ストレート幅広部レーザ照射・水冷技術の確立により、部分焼入れプロセスを開発した。焼入れ評価法の迅速化にも成功した。

・焼入れ領域特定手法の開発
-焼入れ層深さ1.5mm以上では高周波焼入れと同等の耐曲げ荷重を確保できる。また焼入れ層0.5mm以上のレーザ焼入れ材においては耐曲げ荷重2kNを確保できる。
-提案の焼入れプロセスにて変形層が0.5度未満(曲げ1カ所あたり)になる焼入れ分布が得られた。

・部分焼入れプロセス開発
-加熱工程と冷却工程を分けることにより、低出力で表層深くまで温度を上げることができ、焼入れ層深さを大きくすることができた。
・試験片の高速回転と水冷により、試験片円周を均一に加熱・冷却することができ、ストレート部反り量を進捗度φ0.02/50mm以下に抑えることができた。

・焼入れ評価法の迅速化
-電位差測定で焼入れ深さ、過電流測定で焼入れの有無を測定することにより、迅速に焼入れ評価を行うことができる。

本研究開発で得た加工技術は、自動車部品、輸送機械家電、建設機械など現状の部品の硬化が求められる全ての分野が市場対象となる。特に自動車のエンジン廻りや駆動部、タイヤホイール等の足回り、エアコン、モーター等の電装品等、自動車部品全体への加工技術の展開が可能となる。

新規顧客に対しては、各種技術展示会や顧客内での展示会、打合せの場等でのプレゼン、自社HPへの掲載等で促進を図り、サンプルの供試、評価を実施し採用に結び付ける。既存顧客についてはコネクションを活かし販売を促進する。

これまで実現していなかった、レーザー溶接による曲げ部・局所部の硬化加工技術により、表面硬度と芯のしなやかさを両立する加工を行える。また、焼入れ工程のインライン化により効率の良い製造工程を実現する。

パーキングロッドの生産については、本研究開発により、工程内不良低減、生産性向上が図れ、川下企業のニーズと合致しているため、採用が期待できる。
2022年より追加研究を行い、2025年には量産化を想定している。

焼入れ層0.5mm以上のレーザ焼入れ材においては耐曲げ荷重2kNを確保できるが、弾性域は3.0kNである。弾性域を広げるためには焼入れ工程後に焼き戻し工程を行う必要がある。焼き戻し工程を追加すると、深さ1.0mm以上の焼入れ材で高周波部材と同等の曲げ強度が得られる。しかしながら、焼き戻し工程の追加はコストアップとなる為、今後量産化の機種(荷重)にて要否の見極めを行っていく。