JP7829907B2 - High-frequency induction hardening system - Google Patents
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Description
本開示は、各種機械部品・自動部品等の鋼機械部品、鍛造品を、水溶性焼入剤を用いて焼入れする高周波焼入システムに関する。 This disclosure relates to a high-frequency induction hardening system for hardening steel machine parts and forged products, such as various machine parts and automatic components, using a water-soluble hardening agent.
一般的に、焼入れ時のワークの歪みを防止するために、鍛造品等を焼入れするときは、溶媒の水に、溶質である水溶性焼入剤(水溶性有機溶質)を5~10%加えた溶液である冷却水を、液温を常温下に保って、ワークに噴射することが知られている。
しかし、水溶性焼入剤が添加された冷却水を使用しても、品質、性能が良好な場合においても焼割れの発生する場合がある。
その原因は、(1)高温状態の金属に水が接触すると水の蒸発時に急激に大量の蒸発潜熱が奪われて急冷しすぎるためである。(2)また、金属表面の水のある部分は泡、蒸気などと場所ごとに状態が異なるために烈しい熱ムラが発生するためである。(3)また、鍛造品は特に、内部に大きなストレスが溜っており、複雑な熱ムラに伴って一層亀裂が生じやすくなっているためである。
特許文献1は、冷却水全体に対する水溶性焼入剤の濃度(以後、単に、冷却水の濃度と言う)を15%~20%とすることで、ワークの焼割れまたは亀裂の発生を防止している。
Generally, to prevent distortion of the workpiece during quenching, when quenching forged products, it is known that cooling water, which is a solution of water containing 5-10% of a water-soluble quenching agent (water-soluble organic solute) as a solute, is sprayed onto the workpiece while maintaining the liquid temperature at room temperature.
However, even when using cooling water with added water-soluble quenching agents, quench cracking can still occur, even if the quality and performance are good.
The reasons for this are: (1) When water comes into contact with a metal at a high temperature, a large amount of latent heat of vaporization is rapidly removed during the evaporation of the water, causing it to cool too quickly; (2) Also, because the state of water on the metal surface differs from place to place, such as bubbles or steam, severe heat unevenness occurs; (3) Furthermore, forged products in particular accumulate a large amount of stress internally, and are more prone to cracking due to the complex heat unevenness.
Patent Document 1 prevents the occurrence of quenching cracks or fissures in the workpiece by setting the concentration of the water-soluble quenching agent relative to the total amount of cooling water (hereinafter simply referred to as the concentration of the cooling water) to 15% to 20%.
図8は、従来技術の高周波焼入装置10の概略構成図である。図8を用いて、従来技術の高周波焼入装置10について説明する。
高周波焼入装置10は、本体容器11と、冷却水タンク12とを備えている。本体容器11は、冷却ジャケット14と、加熱コイル15と、上部に開口部19とを有する。冷却水タンク12と冷却ジャケット14とは、連通管13で接続されている。本体容器11の下部には、冷却水が溜まっている。加熱コイル15は、本体容器11の内部に配置され、ワーク16の表面より外側で、冷却ジャケット14より内側に配置されている。
配管である経路1(25)は、本体容器11の下部と冷却水タンク12の上部とを連通している。経路1(25)上には、本体容器11の下部に近い側から、第1のポンプ51、第1の仕切弁41の順番で、第1のポンプ51と、第1の仕切弁41とが配置されている。
冷却水タンク12には、冷却水の濃度を計測する濃度センサー20が配置され、冷却水の濃度が表示装置21で表示される。
Figure 8 is a schematic diagram of a conventional high-frequency induction hardening apparatus 10. The conventional high-frequency induction hardening apparatus 10 will be explained using Figure 8.
The high-frequency induction hardening apparatus 10 comprises a main container 11 and a cooling water tank 12. The main container 11 has a cooling jacket 14, a heating coil 15, and an opening 19 at its top. The cooling water tank 12 and the cooling jacket 14 are connected by a connecting pipe 13. Cooling water is stored in the lower part of the main container 11. The heating coil 15 is located inside the main container 11, outside the surface of the workpiece 16 and inside the cooling jacket 14.
The piping, route 1 (25), connects the lower part of the main container 11 and the upper part of the cooling water tank 12. On route 1 (25), the first pump 51 and the first gate valve 41 are arranged in the order of first pump 51 and first gate valve 41, starting from the side closest to the lower part of the main container 11.
A concentration sensor 20 for measuring the concentration of the cooling water is placed in the cooling water tank 12, and the concentration of the cooling water is displayed on the display device 21.
従来技術の高周波焼入装置10の主な動作について説明する。
まず、ワーク16が本体容器11に挿入され、冷却ジャケット14に対向する位置で停止される。
次に、高周波誘導加熱方式により、加熱コイル15でワーク16が加熱される。
次に、ワーク16が所定の温度に加熱されると、加熱コイル15の電力の供給が停止される。第2の仕切弁42が開かれ、冷却水タンク12から冷却ジャケット14に冷却水が供給され、冷却ジャケット14から冷却水がワーク16に噴射される。そして、冷却水がワーク16に噴射されると、ワーク16は冷却される。
冷却水がワーク16に噴射されている時、第1の仕切弁41が開かれ、第1のポンプ51が駆動され、経路1(25)を介して、冷却ジャケット14から噴射された冷却水が冷却水タンク12に戻される。
ワーク16の焼入れが完了すると、ワーク16が本体容器11から取り出される。
The main operation of the conventional high-frequency induction hardening apparatus 10 will be explained below.
First, the workpiece 16 is inserted into the main container 11 and stopped in a position facing the cooling jacket 14.
Next, the workpiece 16 is heated by the heating coil 15 using a high-frequency induction heating method.
Next, when the workpiece 16 is heated to a predetermined temperature, the power supply to the heating coil 15 is stopped. The second gate valve 42 is opened, and cooling water is supplied from the cooling water tank 12 to the cooling jacket 14, and the cooling water is sprayed from the cooling jacket 14 onto the workpiece 16. When the cooling water is sprayed onto the workpiece 16, the workpiece 16 is cooled.
When cooling water is being sprayed onto the workpiece 16, the first gate valve 41 is opened, the first pump 51 is driven, and the cooling water sprayed from the cooling jacket 14 is returned to the cooling water tank 12 via the path 1 (25).
Once the hardening of the workpiece 16 is complete, the workpiece 16 is removed from the main container 11.
試作品などのワーク16の焼入れは、試作品によって、冷却水の濃度が異なる。
従来技術の高周波焼入装置10において、冷却水の濃度が違う冷却水を用いて、複数のワーク16を連続して高周波焼入れを行う場合、以下の課題を有する。
The hardening process for prototypes and other workpieces (16) involves varying the concentration of the cooling water depending on the prototype.
In a conventional high-frequency induction hardening apparatus 10, when performing high-frequency induction hardening on multiple workpieces 16 in succession using cooling water with different concentrations, the following problems arise.
(冷却水の濃度を高くする場合)
例えば、1回目のワーク16の焼入れは、冷却水の濃度が10%で行い、2回目のワーク16の焼入れは、冷却水の濃度が15%で行う場合を考える。
その場合、2回目のワーク16の焼入れは、冷却水タンク12の冷却水の濃度を10%から15%に高くする必要がある。冷却水タンク12において、冷却水は、通常、常に満タン状態である。
(When increasing the concentration of the cooling water)
For example, consider a case where the first quenching of workpiece 16 is performed with a cooling water concentration of 10%, and the second quenching of workpiece 16 is performed with a cooling water concentration of 15%.
In that case, for the second quenching of the workpiece 16, the concentration of the cooling water in the cooling water tank 12 needs to be increased from 10% to 15%. The cooling water in the cooling water tank 12 is normally always full.
冷却水の濃度を10%から15%に高くするには、冷却水タンク12から10%の濃度の冷却水の一部を取り出し、冷却水の濃度が15%となるように、水溶性焼入剤の原液を加える。取り出された10%の濃度の冷却水は、廃液として処理される。廃液処理には、手間とコストがかかるという課題を有していた。 To increase the cooling water concentration from 10% to 15%, a portion of the 10% concentration cooling water is taken from the cooling water tank 12, and concentrated water-soluble quenching agent is added to bring the concentration to 15%. The extracted 10% concentration cooling water is treated as wastewater. This wastewater treatment presented challenges in terms of time and cost.
(冷却水の濃度を低くする場合)
例えば、1回目のワーク16の焼入れは、冷却水の濃度が10%で行い、2回目のワーク16の焼入れは、冷却水の濃度が5%で行う場合を考える。
その場合、2回目のワーク16の焼入れは、冷却水タンク12の冷却水の濃度を10%から5%に低くする必要がある。冷却水タンク12において、冷却水は、通常、常に満タン状態である。
(When lowering the concentration of the cooling water)
For example, consider a case where the first quenching of workpiece 16 is performed with a cooling water concentration of 10%, and the second quenching of workpiece 16 is performed with a cooling water concentration of 5%.
In that case, for the second quenching of the workpiece 16, the concentration of the cooling water in the cooling water tank 12 needs to be reduced from 10% to 5%. The cooling water in the cooling water tank 12 is normally always full.
従って、冷却水の濃度を10%から5%に低くするには、冷却水タンク12から10%の濃度の冷却水の一部を取り出し、冷却水の濃度が5%となるように、水を加える。取り出された10%の濃度の冷却水は、廃液として処理される。廃液処理には、手間とコストがかかるという課題を有していた。 Therefore, to lower the coolant concentration from 10% to 5%, a portion of the 10% concentration coolant is taken from the coolant tank 12, and water is added to bring the concentration down to 5%. The removed 10% concentration coolant is treated as waste liquid. However, waste liquid treatment presented challenges in terms of time and cost.
以上、従来技術の高周波焼入装置10において、冷却水の濃度が違う冷却水を用いて、複数のワーク16を連続して高周波焼入れを行う場合、廃液が発生し、そのため手間とコストがかかるという問題を有していた。
本開示は、上記課題に鑑み、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う高周波焼入システムにおいて、廃液の発生が抑制された高周波焼入システムを提供する。
As described above, in the conventional high-frequency induction hardening apparatus 10, when high-frequency induction hardening is performed on multiple workpieces 16 in succession using cooling water with different concentrations, waste liquid is generated, which has the problem of being time-consuming and costly.
In view of the above issues, this disclosure provides a high-frequency induction hardening system that suppresses the generation of waste liquid in a high-frequency induction hardening system that performs hardening treatment on multiple workpieces in succession.
本開示の一態様に係る高周波焼入システムは、高周波焼入装置と減圧濃縮装置とを備えた高周波焼入システムであって、高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットとを有し、高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を冷却水タンクに戻すことが可能であって、減圧濃縮装置は、高周波焼入装置から供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで濃縮された冷却水が供給される濃縮液タンクとを有し、ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より低い場合、濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くするものである。
上記態様によれば、減圧濃縮装置を用いて、100℃未満の低い温度(例えば、60℃以下)で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って冷却水を使用できる。また、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
A high-frequency induction hardening system according to one aspect of the present disclosure is a high-frequency induction hardening system comprising a high-frequency induction hardening apparatus and a vacuum concentration apparatus, wherein the high-frequency induction hardening apparatus has a cooling water tank for storing cooling water in which a water-soluble hardening agent is added to water, a heating coil, and a cooling jacket, the high-frequency induction hardening apparatus is capable of arranging a workpiece in a position opposite the heating coil, heating the workpiece with the heating coil, cooling the workpiece by bringing the heated workpiece into contact with cooling water sprayed from the cooling jacket, performing a hardening treatment on the workpiece, and returning the cooling water sprayed from the cooling jacket to the cooling water tank, and the vacuum concentration apparatus has a main tank for concentrating the cooling water supplied from the high-frequency induction hardening apparatus to a predetermined concentration by reducing the pressure, and a concentrate tank to which the cooling water concentrated in the main tank is supplied, and when performing a hardening treatment on a workpiece, if the concentration in the cooling water tank is lower than the predetermined concentration, the concentrate tank is supplied with the cooling water tank to increase the concentration of the cooling water in the cooling water tank.
According to the above embodiment, the cooling water is concentrated by evaporating the water in the cooling water at a low temperature of less than 100°C (for example, 60°C or less) using a vacuum concentration device, so that the water-soluble quenching agent does not deteriorate and the cooling water can be used for a long period of time. In addition, when quenching multiple workpieces in succession in a high-frequency induction hardening system, no waste liquid is produced, and the generation of waste liquid can be suppressed.
好ましい態様は、冷却水タンクの冷却水の一部を本体タンクに供給し、供給された一部の冷却水を本体タンクで減圧して所定の濃度になるように濃縮し、濃縮された冷却水を本体タンクから濃縮液タンクに供給し、本体タンクから濃縮液タンクに供給された濃縮された冷却水を濃縮液タンクから冷却水タンクに供給する動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
A preferred embodiment is a high-frequency induction hardening system that includes the operation of supplying a portion of the cooling water from a cooling water tank to a main tank, reducing the pressure of the supplied portion of the cooling water in the main tank to concentrate it to a predetermined concentration, supplying the concentrated cooling water from the main tank to a concentrate tank, and supplying the concentrated cooling water supplied from the main tank to the concentrate tank back to the cooling water tank.
According to the above embodiment, when performing a continuous hardening treatment on multiple workpieces in a high-frequency induction hardening system, no waste liquid is generated, and the generation of waste liquid can be suppressed.
さらに好ましい態様は、濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給し、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くした後、ワークに焼入れ処理を行う動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
A more preferred embodiment is a high-frequency induction hardening system that includes the operation of supplying concentrated cooling water from a concentrate tank to a cooling water tank, increasing the concentration of the cooling water in the cooling water tank, and then performing a hardening treatment on the workpiece.
According to the above embodiment, when performing a continuous hardening treatment on multiple workpieces in a high-frequency induction hardening system, no waste liquid is generated, and the generation of waste liquid can be suppressed.
さらに好ましい態様は、減圧濃縮装置は、さらに、本体タンクで高周波焼入装置から供給された冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮する際、本体タンクの冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクを有する高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、蒸留水タンクの水を利用できるので、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
A more preferred embodiment is a high-frequency induction hardening system in which the vacuum concentration device further has a distilled water tank that evaporates the cooling water in the main tank as distilled water and stores the evaporated distilled water as water when the cooling water supplied from the high-frequency induction hardening device is concentrated to a predetermined concentration by reducing the pressure in the main tank.
According to the above embodiment, when performing a continuous hardening treatment on multiple workpieces in the high-frequency induction hardening system, water from a distilled water tank can be used, thus eliminating waste liquid and suppressing waste liquid generation.
本開示の一態様に係る別の高周波焼入システムは、高周波焼入装置と減圧濃縮装置とを備えた高周波焼入システムであって、高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットとを有し、高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を冷却水タンクに戻すことが可能であって、減圧濃縮装置は、高周波焼入装置から供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで冷却水を濃縮する際、冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクとを有し、ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より高い場合、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くするものである。
上記態様によれば、減圧濃縮装置を用いて、100℃未満の低い温度(例えば、60℃以下)で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って濃縮された冷却水を保存できる。また、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
Another high-frequency induction hardening system according to one aspect of the present disclosure is a high-frequency induction hardening system comprising a high-frequency induction hardening apparatus and a vacuum concentration apparatus, wherein the high-frequency induction hardening apparatus has a cooling water tank for storing cooling water in which a water-soluble hardening agent is added to water, a heating coil, and a cooling jacket, the high-frequency induction hardening apparatus is capable of placing a workpiece in a position opposite the heating coil, heating the workpiece with the heating coil, cooling the workpiece by bringing the heated workpiece into contact with cooling water sprayed from the cooling jacket, performing a hardening treatment on the workpiece, and returning the cooling water sprayed from the cooling jacket to the cooling water tank, and the vacuum concentration apparatus has a main tank for concentrating the cooling water supplied from the high-frequency induction hardening apparatus to a predetermined concentration by reducing the pressure, and a distilled water tank for evaporating the cooling water as distilled water when concentrating the cooling water in the main tank, and storing the evaporated distilled water as water, and when performing a hardening treatment on a workpiece, if the concentration in the cooling water tank is higher than a predetermined concentration, water is supplied from the distilled water tank to the cooling water tank to lower the concentration of the cooling water in the cooling water tank.
According to the above embodiment, the cooling water is concentrated by evaporating the water in the cooling water at a low temperature of less than 100°C (for example, 60°C or less) using a vacuum concentration device, so that the water-soluble quenching agent does not deteriorate and the concentrated cooling water can be stored for a long period of time. Furthermore, in the high-frequency induction hardening system, when quenching multiple workpieces in succession, no waste liquid is produced, and the generation of waste liquid can be suppressed.
好ましい態様は、冷却水タンクの冷却水の一部を本体タンクに供給し、本体タンクで供給された一部の冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮すると共に、供給された一部の冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として蒸留水タンクに貯留し、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給する動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
A preferred embodiment is a high-frequency induction hardening system that includes the operation of supplying a portion of the cooling water from a cooling water tank to a main tank, reducing the pressure in the main tank to concentrate the supplied cooling water to a predetermined concentration, evaporating the supplied cooling water as distilled water, storing the evaporated distilled water as water in a distilled water tank, and supplying water from the distilled water tank to the cooling water tank.
According to the above embodiment, when performing a continuous hardening treatment on multiple workpieces in a high-frequency induction hardening system, no waste liquid is generated, and the generation of waste liquid can be suppressed.
さらに好ましい態様は、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給し、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くした後、ワークに焼入れ処理を行う動作を含む高周波焼入システムである。
上記態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、蒸留水タンクの水を利用するので、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
A more preferred embodiment is a high-frequency induction hardening system that includes the operation of supplying water from a distilled water tank to a cooling water tank, reducing the concentration of the cooling water in the cooling water tank, and then performing a hardening treatment on the workpiece.
According to the above embodiment, when performing a continuous hardening treatment on multiple workpieces in the high-frequency induction hardening system, water from a distilled water tank is used, so no waste liquid is produced, and the generation of waste liquid can be suppressed.
さらに好ましい態様は、減圧濃縮装置は、さらに、本体タンクで冷却水を減圧して所定の濃度になるように濃縮する際、本体タンクの冷却水を蒸留水として蒸発させると共に、本体タンクの冷却水を濃縮し、濃縮された冷却水が本体タンクから供給される濃縮液タンクを有する高周波焼入システムである。
上記態様によれば、濃縮液タンクで濃縮された冷却水を保存できる。
A more preferred embodiment is a high-frequency induction hardening system in which, when the cooling water in the main tank is concentrated to a predetermined concentration by reducing the pressure in the main tank, the cooling water in the main tank is evaporated as distilled water, and the concentrated cooling water is supplied from the main tank to a concentrated liquid tank.
According to the above embodiment, concentrated cooling water can be stored in a concentrated liquid tank.
本開示の一態様によれば、高周波焼入システムにおいて、複数のワークを連続して焼入れ処理を行う際、廃液の発生を抑制することができる。 According to one aspect of this disclosure, in a high-frequency induction hardening system, the generation of waste liquid can be suppressed when hardening multiple workpieces in succession.
以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。 The following describes more specific embodiments of this disclosure. However, unnecessary details may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters or redundant descriptions of substantially identical configurations may be omitted. This is to avoid unnecessarily verbose descriptions and to facilitate understanding for those skilled in the art. The inventors provide the accompanying drawings and the following description to enable those skilled in the art to fully understand this disclosure, and do not intend to limit the subject matter described in the claims. In the following description, identical or similar components are denoted by the same reference numerals.
(実施形態1)
以下、本開示の一態様を示す高周波焼入システム1について図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a high-frequency induction hardening system 1, which represents one aspect of this disclosure, will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の一態様を示す高周波焼入システム1の概略の構成図である。
図1に示す様に、高周波焼入システム1は、高周波焼入装置10と減圧濃縮装置30とを備える。
高周波焼入装置10は、ワーク16に焼入れを行う装置で、本体容器11と、冷却水タンク12とを有する。本体容器11は、冷却ジャケット14と、加熱コイル15と、上部に開口部19とを有する。冷却水タンク12と冷却ジャケット14とは、連通管13で接続され、連通管13には、仕切弁42が配置されている。冷却水タンク12の冷却水は、通常、常に満タン状態である。
本体容器11の下部は、冷却水が溜まっている。加熱コイル15は、本体容器11の内部に配置され、ワーク16の表面より外側で、冷却ジャケット14より内側に配置されている。
Figure 1 is a schematic diagram of a high-frequency induction hardening system 1 showing one aspect of the present disclosure.
As shown in Figure 1, the high-frequency induction hardening system 1 comprises a high-frequency induction hardening apparatus 10 and a vacuum concentration apparatus 30.
The high-frequency induction hardening apparatus 10 is a device for hardening a workpiece 16 and comprises a main container 11 and a cooling water tank 12. The main container 11 has a cooling jacket 14, a heating coil 15, and an opening 19 at the top. The cooling water tank 12 and the cooling jacket 14 are connected by a connecting pipe 13, and a gate valve 42 is located in the connecting pipe 13. The cooling water in the cooling water tank 12 is normally always full.
Cooling water is stored in the lower part of the main container 11. The heating coil 15 is located inside the main container 11, outside the surface of the workpiece 16 and inside the cooling jacket 14.
配管である経路1(25)は、本体容器11の下部と冷却水タンク12の上部とを連通している。経路1(25)上には、本体容器11の下部に近い側から、第1のポンプ51、第1の仕切弁41の順番で、第1のポンプ51と、第1の仕切弁41とが配置されている。
配管である経路2(26)は、冷却水タンク12の下部と、後述する減圧濃縮装置30本体タンク31の上部とを連通している。経路2(26)上には、冷却水タンク12の下部に近い側から、第2のポンプ52、第3の仕切弁43の順番で、第2のポンプ52と、第3の仕切弁43とが配置されている。
冷却水タンク12には、冷却水の濃度を計測する濃度センサー20が配置され、冷却水の濃度が表示装置21で表示される。
The piping, route 1 (25), connects the lower part of the main container 11 and the upper part of the cooling water tank 12. On route 1 (25), the first pump 51 and the first gate valve 41 are arranged in the order of first pump 51 and first gate valve 41, starting from the side closest to the lower part of the main container 11.
The piping, route 2 (26), connects the lower part of the cooling water tank 12 to the upper part of the main tank 31 of the vacuum concentrator 30, which will be described later. On route 2 (26), the second pump 52 and the third gate valve 43 are arranged in the order of second pump 52 and third gate valve 43, starting from the side closest to the lower part of the cooling water tank 12.
A concentration sensor 20 for measuring the concentration of the cooling water is placed in the cooling water tank 12, and the concentration of the cooling water is displayed on the display device 21.
ここで、冷却水について説明する。冷却水は溶液であり、冷却水の溶媒は水である。冷却水の溶質である水溶性焼入剤は、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等の水溶性有機溶質である。
冷却水の濃度は、例えば、1%~30%で、好ましくは、5%~20%である。冷却水の温度は、例えば、20℃~40℃で、好ましくは、29℃~35℃である。
Now, let's explain the cooling water. Cooling water is a solution, and its solvent is water. The water-soluble quenching agents that are the solutes of the cooling water are water-soluble organic solutes such as polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polyoxyethylene polyoxypropylene glycol.
The concentration of the cooling water is, for example, 1% to 30%, preferably 5% to 20%. The temperature of the cooling water is, for example, 20°C to 40°C, preferably 29°C to 35°C.
減圧濃縮装置30は、本体タンク31と、濃縮液タンク32と、蒸留水タンク33とを有する。減圧濃縮装置30は、本体タンク31を減圧し、本体タンク31に貯蔵する溶液である冷却水を100℃未満の温度で沸騰させ、冷却水を濃縮液と蒸留水とに分離するものである。減圧濃縮装置30は、減圧蒸留濃縮装置、又はエバポレータとも呼ばれる。
濃縮液タンク32は、分離して濃度が高くなった冷却水(濃縮液)を貯留しておくものである。蒸留水タンク33は、分離した蒸留水が供給され、水として貯留しておくものである。
The vacuum concentrator 30 comprises a main tank 31, a concentrate tank 32, and a distilled water tank 33. The vacuum concentrator 30 reduces the pressure in the main tank 31, boils the cooling water (the solution stored in the main tank 31) at a temperature below 100°C, and separates the cooling water into concentrate and distilled water. The vacuum concentrator 30 is also called a vacuum distillation concentrator or evaporator.
The concentrated liquid tank 32 stores the separated cooling water (concentrated liquid) which has a higher concentration. The distilled water tank 33 receives the separated distilled water and stores it as water.
本体タンク31と濃縮液タンク32とは、配管の経路3(27)で連結されている。
経路3(27)上には、本体タンク31の下部に近い側から、第3のポンプ53、第4の仕切弁44の順番で、第3のポンプ53と、第4の仕切弁44とが配置されている。
濃縮液タンク32と冷却水タンク12とは、配管の経路4(28)で連結されている。
経路4(28)上には、濃縮液タンク32の下部に近い側から、第4のポンプ54、第5の仕切弁45の順番で、第4のポンプ54と、第5の仕切弁45とが配置されている。
蒸留水タンク33と冷却水タンク12とは、配管の経路5(29)で連結されている。
経路5(29)上には、蒸留水タンク33の下部に近い側から、第5のポンプ55、第6の仕切弁46の順番で、第5のポンプ55と、第6の仕切弁46とが配置されている。
The main tank 31 and the concentrated liquid tank 32 are connected by a piping route 3 (27).
On the path 3 (27), the third pump 53 and the fourth gate valve 44 are arranged in the order of the third pump 53 and the fourth gate valve 44, starting from the side closest to the bottom of the main tank 31.
The concentrated liquid tank 32 and the cooling water tank 12 are connected by a piping route 4 (28).
On the path 4 (28), the fourth pump 54 and the fifth gate valve 45 are arranged in the order of the fourth pump 54 and the fifth gate valve 45, starting from the side closest to the bottom of the concentrated liquid tank 32.
The distilled water tank 33 and the cooling water tank 12 are connected by a piping route 5 (29).
On the path 5 (29), the fifth pump 55 and the sixth gate valve 46 are arranged in the order of fifth pump 55 and sixth gate valve 46, starting from the side closest to the bottom of the distilled water tank 33.
図2は、高周波焼入システム1の概略の動作を示すフローチャートである。図2を用いて、高周波焼入システム1の主な動作について、説明する。
1回目の焼入れ動作については、図8の従来技術と同様であるので、説明を省略する。
1回目の焼入れ動作の完了時は、冷却水タンク12には、ほぼ満タンの冷却水が貯留している。そして、第2の仕切弁42、第1の仕切弁41、第3の仕切弁43は、閉じている。
Figure 2 is a flowchart illustrating the general operation of the high-frequency induction hardening system 1. The main operations of the high-frequency induction hardening system 1 will be explained using Figure 2.
The first quenching operation is the same as the conventional technique shown in Figure 8, so the explanation will be omitted.
At the completion of the first quenching operation, the cooling water tank 12 is almost full of cooling water. The second gate valve 42, the first gate valve 41, and the third gate valve 43 are closed.
2回目の焼入れ動作について説明する。 The second quenching process will now be explained.
(冷却水の濃度を高くする場合)
1回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、10%の冷却水を使用し、2回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、15%の冷却水を使用する場合を考える。
2回目の焼入れ動作で使用する冷却水の濃度は、1回目の焼入れ動作の冷却水の濃度より高いので、1回目の焼入れ動作終了後、1回目の冷却水タンク12の冷却水の濃度を高める必要がある。
(When increasing the concentration of the cooling water)
Consider a case where, for example, a 10% concentration cooling water is used for the first quenching operation, and a 15% concentration cooling water is used for the second quenching operation.
Since the concentration of the cooling water used in the second quenching operation is higher than that of the cooling water used in the first quenching operation, it is necessary to increase the concentration of the cooling water in the first cooling water tank 12 after the first quenching operation is completed.
図2のS101において、高周波焼入装置10の冷却水タンク12から減圧濃縮措置30の本体タンク31に、冷却水タンク12の冷却水の一部(所定量)を移動する。つまり、冷却水タンク12の冷却水を減らす。
具体的には、第3の仕切弁43を開き、第2のポンプ52を駆動し、冷却水タンク12から本体タンク31に、経路2(26)を介して、所定量の冷却水を移動する。所定量の冷却水の移動が終わったら、第3の仕切弁43を閉め、第2のポンプ52の駆動を停止する。
In S101 of Figure 2, a portion (a predetermined amount) of the cooling water from the cooling water tank 12 of the high-frequency induction hardening apparatus 10 is moved to the main tank 31 of the reduced-pressure concentration device 30. In other words, the amount of cooling water in the cooling water tank 12 is reduced.
Specifically, the third gate valve 43 is opened to drive the second pump 52, and a predetermined amount of cooling water is moved from the cooling water tank 12 to the main tank 31 via the path 2 (26). Once the predetermined amount of cooling water has been moved, the third gate valve 43 is closed and the operation of the second pump 52 is stopped.
S102において、本体タンク31に供給された冷却水を所定の濃度になるように、冷却水を濃縮する。具体的には、本体タンク31の圧力を減圧し、100℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて、冷却水を所定の濃度に濃縮する。蒸発させた水蒸気は、蒸留水タンク33に供給され、水として貯蔵される。 In step S102, the cooling water supplied to the main tank 31 is concentrated to a predetermined concentration. Specifically, the pressure in the main tank 31 is reduced, and the water in the cooling water is evaporated at a low temperature of less than 100°C to concentrate the cooling water to the predetermined concentration. The evaporated water vapor is supplied to the distilled water tank 33 and stored as water.
S103において、所定の濃度に濃縮された冷却水を本体タンク31から濃縮液タンク32に供給する。具体的には、第4の仕切弁44を開き、第3のポンプ53を駆動し、本体タンク31から濃縮液タンク32に、経路3(27)を介して、濃縮された冷却水を供給する。濃縮された冷却水の供給が終わったら、第4の仕切弁44を閉め、第3のポンプ53の駆動を停止する。ここで、所定の濃度に濃縮された冷却水を冷却水1と呼ぶ。尚、濃縮液タンク32の濃縮された冷却水を別のタンクに移動させて、保存してもよい。 In S103, the cooling water concentrated to a predetermined concentration is supplied from the main tank 31 to the concentrate tank 32. Specifically, the fourth gate valve 44 is opened, the third pump 53 is driven, and the concentrated cooling water is supplied from the main tank 31 to the concentrate tank 32 via the path 3 (27). Once the supply of concentrated cooling water is complete, the fourth gate valve 44 is closed, and the operation of the third pump 53 is stopped. Here, the cooling water concentrated to a predetermined concentration is referred to as cooling water 1. Alternatively, the concentrated cooling water in the concentrate tank 32 may be moved to another tank for storage.
S104において、所定の濃度に濃縮された冷却水(冷却水1)を濃縮液タンク32から冷却水タンク12に供給し、冷却水タンク12の冷却水が、所定の濃度(ここでは、15%。この冷却水を冷却水2と呼ぶ。)になるように、冷却水1を供給する。冷却水1の濃度は、冷却水2の濃度より高くなるように濃縮している。
具体的には、第5の仕切弁45を開き、第4のポンプ54を駆動させ、濃縮液タンク32から冷却水タンク12に、経路4(28)を介して、冷却水1を供給する。供給が完了すると、第5の仕切弁45を閉じ、第4のポンプ54の駆動を停止させる。
In S104, concentrated cooling water (cooling water 1) is supplied from the concentrate tank 32 to the cooling water tank 12, and cooling water 1 is supplied so that the cooling water in the cooling water tank 12 reaches a predetermined concentration (here, 15%; this cooling water is called cooling water 2). The concentration of cooling water 1 is concentrated to be higher than the concentration of cooling water 2.
Specifically, the fifth gate valve 45 is opened, the fourth pump 54 is driven, and cooling water 1 is supplied from the concentrate tank 32 to the cooling water tank 12 via the path 4 (28). Once the supply is complete, the fifth gate valve 45 is closed, and the operation of the fourth pump 54 is stopped.
S105において、高周波誘導加熱方式により、加熱コイル15でワーク16が加熱される。 In step S105, the workpiece 16 is heated by the heating coil 15 using a high-frequency induction heating method.
S106において、第2の仕切弁42を開いて、冷却水タンク12から冷却ジャケット14に冷却水を供給する。 In S106, the second gate valve 42 is opened to supply cooling water from the cooling water tank 12 to the cooling jacket 14.
S107において、冷却ジャケット14から冷却水を噴射させ、加熱されたワーク16と冷却ジャケット14から噴射された冷却水とを接触させてワーク16を冷却して、ワーク16は焼入れされる。 In step S107, cooling water is sprayed from the cooling jacket 14, bringing the heated workpiece 16 into contact with the sprayed cooling water to cool the workpiece 16, thereby quenching it.
S108において、噴射された冷却水を冷却水タンク12に戻す。具体的には、冷却ジャケット14から冷却水が噴射されると、第1の仕切弁41を開き、第1のポンプ51を駆動させ、本体容器11から冷却水タンク12に冷却水を戻す。焼入れが完了するまで、この循環を継続する。 In S108, the injected cooling water is returned to the cooling water tank 12. Specifically, when cooling water is injected from the cooling jacket 14, the first gate valve 41 is opened, driving the first pump 51 and returning the cooling water from the main container 11 to the cooling water tank 12. This circulation continues until the quenching is complete.
焼入れが完了したら、第1の仕切弁41、第2の仕切弁42を閉じ、第1のポンプ51の駆動を停止させて、一連の動作を終了させる。 Once the hardening process is complete, the first gate valve 41 and the second gate valve 42 are closed, the drive of the first pump 51 is stopped, and the series of operations is completed.
上記態様によれば、減圧濃縮装置30を用いて、100℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って冷却水を使用できる。また、高周波焼入システム1において、複数のワーク16を連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。 According to the above embodiment, the cooling water is concentrated by evaporating the water in the cooling water at a low temperature of less than 100°C using the vacuum concentration device 30. Therefore, the water-soluble quenching agent does not deteriorate, and the cooling water can be used for a long period of time. Furthermore, when quenching multiple workpieces 16 consecutively in the high-frequency induction hardening system 1, no waste liquid is generated, thus suppressing the generation of waste liquid.
(冷却水の濃度を低くする場合)
1回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、10%の冷却水を使用し、2回目の焼入れ動作の冷却水の濃度が、例えば、5%の冷却水を使用する場合を考える。
2回目の焼入れ動作で使用する冷却水の濃度は、1回目の焼入れ動作の冷却水の濃度より低いので、1回目の焼入れ動作終了後、1回目の冷却水タンク12の冷却水の濃度を低くする必要がある。
1回目の焼入れ動作の完了時は、冷却水タンク12には、ほぼ満タンの冷却水が貯留している。そして、第2の仕切弁42、第1の仕切弁41、第3の仕切弁43は、閉じている。
(When lowering the concentration of the cooling water)
Let's consider a case where, for example, a 10% concentration cooling water is used for the first quenching operation, and a 5% concentration cooling water is used for the second quenching operation.
Since the concentration of the cooling water used in the second quenching operation is lower than that of the cooling water used in the first quenching operation, it is necessary to lower the concentration of the cooling water in the first cooling water tank 12 after the first quenching operation is completed.
At the completion of the first quenching operation, the cooling water tank 12 is almost full of cooling water. The second gate valve 42, the first gate valve 41, and the third gate valve 43 are closed.
図3は、冷却水の濃度を低くする高周波焼入システム1の概略の動作を示すフローチャートである。図3を用いて、高周波焼入システム1の概略の動作について説明する。 Figure 3 is a flowchart illustrating the general operation of the high-frequency induction hardening system 1, which reduces the concentration of the cooling water. The general operation of the high-frequency induction hardening system 1 will be explained using Figure 3.
図3のS201において、冷却水タンク12の冷却水を所定の濃度(ここでは、10%から5%)になるように、冷却水タンク12から本体タンク31に、冷却水タンク12の冷却水の一部(所定量)を移動させる。つまり、冷却水タンク12の冷却水を減らす。 In step S201 of Figure 3, a portion (a predetermined amount) of the cooling water in the cooling water tank 12 is transferred from the cooling water tank 12 to the main tank 31 so that the cooling water in the cooling water tank 12 reaches a predetermined concentration (here, from 10% to 5%). In other words, the amount of cooling water in the cooling water tank 12 is reduced.
S202において、本体タンク31の冷却水を所定の濃度になるように冷却水を濃縮し、蒸留水を水として、蒸留水タンク33に貯留する。具体的には、本体タンク31の圧力を減圧し、100℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて、冷却水を濃縮する。蒸発した水蒸気は、蒸留水タンク33に供給され、水として貯蔵される。 In step S202, the cooling water in the main tank 31 is concentrated to a predetermined concentration, and the distilled water is stored in the distilled water tank 33. Specifically, the pressure in the main tank 31 is reduced, and the cooling water is concentrated by evaporating it at a low temperature of less than 100°C. The evaporated water vapor is supplied to the distilled water tank 33 and stored as water.
S203において、所定の濃度に濃縮された冷却水を本体タンク31から濃縮液タンク32に供給し、濃縮された冷却水を貯留する。具体的には、第4の仕切弁44を開けて、第3のポンプ53を駆動させ、本体タンク31から濃縮液タンク32に、濃縮された冷却水を供給する。冷却水の供給が終わると、第4の仕切弁44を閉じて、第3のポンプ53の駆動を停止させる。尚、濃縮液タンク32の濃縮された冷却水を別のタンクに移動させて、保存してもよい。 In S203, concentrated cooling water is supplied from the main tank 31 to the concentrate tank 32, and the concentrated cooling water is stored. Specifically, the fourth gate valve 44 is opened to drive the third pump 53, supplying concentrated cooling water from the main tank 31 to the concentrate tank 32. Once the cooling water supply is complete, the fourth gate valve 44 is closed to stop the third pump 53 from operating. Alternatively, the concentrated cooling water in the concentrate tank 32 may be moved to another tank for storage.
S204において、冷却水タンク12の冷却水の濃度が、所定の濃度(ここでは、表示装置21の表示が5%)になるように、蒸留水タンク33から冷却水タンク12に水を供給し、冷却水を薄める。具体的には、第6の仕切弁46を開いて、第5のポンプ55を駆動し、蒸留水タンク33から冷却水タンク12に水を供給する。水を供給が終わると、第6の仕切弁46を閉じて、第5のポンプ55の駆動を停止させる。 In S204, water is supplied from the distilled water tank 33 to the cooling water tank 12 to dilute the cooling water so that its concentration reaches a predetermined concentration (in this case, 5% as displayed on the display device 21). Specifically, the sixth gate valve 46 is opened to drive the fifth pump 55 and supply water from the distilled water tank 33 to the cooling water tank 12. Once the water supply is complete, the sixth gate valve 46 is closed to stop the fifth pump 55 from operating.
S205において、高周波誘導加熱方式により、加熱コイル15でワーク16が加熱される。 In step S205, the workpiece 16 is heated by the heating coil 15 using a high-frequency induction heating method.
S206において、第2の仕切弁42を開いて、冷却水タンク12から冷却ジャケット14に冷却水を供給する。 In S206, the second gate valve 42 is opened to supply cooling water from the cooling water tank 12 to the cooling jacket 14.
S207において、冷却ジャケット14から冷却水を噴射させ、加熱されたワーク16と冷却ジャケット14から噴射された冷却水とを接触させてワーク16を冷却して、ワーク16は焼入れされる。 In step S207, cooling water is sprayed from the cooling jacket 14, bringing the heated workpiece 16 into contact with the sprayed cooling water to cool the workpiece 16, thereby quenching it.
S208において、本体容器11で噴射された冷却水を冷却水タンク12に戻す。具体的には、冷却ジャケット14から冷却水が噴射されると、第1の仕切弁41を開き、第1のポンプ51を駆動させ、本体容器11から冷却水タンク12に冷却水を戻す。焼入れが完了するまで、この循環を継続する。 In step S208, the cooling water sprayed from the main container 11 is returned to the cooling water tank 12. Specifically, when cooling water is sprayed from the cooling jacket 14, the first gate valve 41 is opened, driving the first pump 51 to return the cooling water from the main container 11 to the cooling water tank 12. This circulation continues until the quenching is complete.
焼入れが完了したら、第1の仕切弁41、第2の仕切弁42を閉じ、第1のポンプ51の駆動を停止させて終了である。 Once the hardening process is complete, the first gate valve 41 and the second gate valve 42 are closed, and the operation of the first pump 51 is stopped, thus completing the process.
上記態様によれば、減圧濃縮装置30を用いて、100℃未満の低い温度で、冷却水の水を蒸発させて冷却水を濃縮するので、水溶性焼入剤が変質せず、長期に渡って濃縮された冷却水を保存できる。また、高周波焼入システム1において、複数のワーク16を連続して焼入れ処理を行う際、廃液が出ず、廃液の発生を抑制することができる。
(実施形態2)
According to the above embodiment, the cooling water is concentrated by evaporating the water in the cooling water at a low temperature of less than 100°C using the vacuum concentration device 30, so that the water-soluble quenching agent does not deteriorate and the concentrated cooling water can be stored for a long period of time. In addition, when quenching multiple workpieces 16 in succession in the high-frequency induction hardening system 1, no waste liquid is produced, and the generation of waste liquid can be suppressed.
(Embodiment 2)
以下、本開示の別の態様を示す高周波焼入システム1である実施形態2について、図面を用いて説明する。
図4は、実施形態2における高周波焼入システムの概略の構成図である。冷却水は、本体容器11の下部に、ワーク16の高さ以上に貯留している(図5参照)。
実施形態2は、本体容器11の下部に貯留している冷却水の中に、ワーク16の全体が浸漬する点が、実施形態1と異なる。
Hereinafter, Embodiment 2, which is a high-frequency induction hardening system 1 illustrating another aspect of this disclosure, will be described with reference to the drawings.
Figure 4 is a schematic diagram of the high-frequency induction hardening system in Embodiment 2. Cooling water is stored in the lower part of the main container 11, at a height greater than or equal to the height of the workpiece 16 (see Figure 5).
Embodiment 2 differs from Embodiment 1 in that the entire workpiece 16 is immersed in the cooling water stored in the lower part of the main container 11.
実施形態1の図2のS101からS104までと、図3のS201からS204までとは、同じ動作である。
高周波誘導加熱方式により、加熱コイル15でワーク16が加熱される工程(S105とS205)以降の工程について、説明する。
Steps S101 to S104 in Figure 2 of Embodiment 1 and steps S201 to S204 in Figure 3 are the same operation.
The following describes the steps after the process in which the workpiece 16 is heated by the heating coil 15 using a high-frequency induction heating method (S105 and S205).
図4に示す様に、加熱コイル15でワーク16を加熱する。ワーク16が加熱されると、ワーク16は所定の温度に達する。ワーク16が所定の温度で、所定の時間経過すると、ワーク16の加熱を停止する。
そして、図5に示す様に、本体容器11の下部に貯留している冷却水の中に、ワーク16全体を浸漬する。ワーク16全体を浸漬することで、ワーク16を冷却し、ワーク16に焼入れ処理を行う。貯留している冷却水の温度は、ワーク16により上昇するので、冷却ジャケット14により冷却水を噴射し、貯留している冷却水の温度を低下させる。最後に、実施形態1と同様に、冷却ジャケット14により噴射された冷却水を冷却水タンク12に戻す。
上記態様によれば、熱容量の大きいワーク16を冷却することができる。
(実施形態3)
As shown in Figure 4, the workpiece 16 is heated by the heating coil 15. When the workpiece 16 is heated, it reaches a predetermined temperature. When the workpiece 16 reaches the predetermined temperature and a predetermined time has elapsed, the heating of the workpiece 16 is stopped.
Then, as shown in Figure 5, the entire workpiece 16 is immersed in the cooling water stored in the lower part of the main container 11. By immersing the entire workpiece 16, the workpiece 16 is cooled and subjected to a quenching treatment. As the temperature of the stored cooling water rises due to the workpiece 16, the cooling jacket 14 sprays cooling water to lower the temperature of the stored cooling water. Finally, similar to Embodiment 1, the cooling water sprayed by the cooling jacket 14 is returned to the cooling water tank 12.
According to the above embodiment, a workpiece 16 with a large heat capacity can be cooled.
(Embodiment 3)
以下、本開示の別の態様を示す高周波焼入システム1である実施形態3について、図面を用いて説明する。
実施形態3は、ワーク16は内部が空洞になっている円筒形状で、ワーク16の内部から加熱し冷却する点が、実施形態1と異なる。
Hereinafter, Embodiment 3, which is a high-frequency induction hardening system 1 representing another aspect of the present disclosure, will be described with reference to the drawings.
Embodiment 3 differs from Embodiment 1 in that the workpiece 16 has a cylindrical shape with a hollow interior, and the workpiece 16 is heated and cooled from the inside.
図6は、実施形態3における高周波焼入システム1の概略の構成図である。図6において、ワーク16は、内部が空洞になっている円筒形状である。
加熱コイル15が、ワーク16の内部に配置され、加熱コイル15の内部に、冷却ジャケット14が配置されている。
加熱コイル15により、ワーク16の内部からワーク16を加熱する。ワーク16が加熱されると、ワーク16は所定の温度に達する。ワーク16が所定の温度で、所定の時間経過すると、ワーク16の加熱を停止する。
そして、冷却ジャケット14により、ワーク16の内部から冷却水を噴射し、ワーク16を冷却し、ワーク16に焼入れ処理を行う。
他の動作は、実施形態1と同様である。
上記態様によれば、円筒形状のワーク16の内部の焼入れ処理を行うことができる。
(実施形態4)
Figure 6 is a schematic diagram of the high-frequency induction hardening system 1 in Embodiment 3. In Figure 6, the workpiece 16 is cylindrical in shape with a hollow interior.
A heating coil 15 is placed inside the workpiece 16, and a cooling jacket 14 is placed inside the heating coil 15.
The heating coil 15 heats the workpiece 16 from the inside. When the workpiece 16 is heated, it reaches a predetermined temperature. When the workpiece 16 reaches the predetermined temperature and a predetermined time has elapsed, the heating of the workpiece 16 is stopped.
Then, the cooling jacket 14 sprays cooling water from inside the workpiece 16 to cool the workpiece 16 and perform a heat treatment on the workpiece 16.
Other operations are the same as in Embodiment 1.
According to the above embodiment, the inside of the cylindrical workpiece 16 can be hardened.
(Embodiment 4)
以下、本開示の別の態様を示す高周波焼入システム1である実施形態4について、図面を用いて説明する。
実施形態4は、本体容器11の替りに、噴射された冷却水を、高さの低い受け皿60、又は床に落下させ、落下させた冷却水を冷却水タンク12に戻す点が、実施形態1と異なる。
Hereinafter, Embodiment 4, which is a high-frequency induction hardening system 1 illustrating another aspect of the present disclosure, will be described with reference to the drawings.
Embodiment 4 differs from Embodiment 1 in that, instead of the main container 11, the sprayed cooling water is dropped into a low-height receiving tray 60 or onto the floor, and the dropped cooling water is returned to the cooling water tank 12.
図7は、実施形態4における高周波焼入システム1の概略の構成図である。図7に示す様に、高さの低い受け皿60、又は床で、冷却ジャケット14からの冷却水を受ける。そして、高さの低い受け皿60、又は床から冷却水タンク12に冷却水を戻す。
他の動作は、実施形態1と同様である。
上記態様によれば、ワーク16に大量の冷却水を噴射するので、冷却能力の高い焼入れ処理を行うことができる。
Figure 7 is a schematic diagram of the high-frequency induction hardening system 1 in Embodiment 4. As shown in Figure 7, the cooling water from the cooling jacket 14 is received in a low-height tray 60 or on the floor. The cooling water is then returned from the low-height tray 60 or on the floor to the cooling water tank 12.
Other operations are the same as in Embodiment 1.
According to the above embodiment, a large amount of cooling water is sprayed onto the workpiece 16, so a hardening treatment with high cooling capacity can be performed.
尚、図2において、冷却水タンク12から本体タンク31に冷却水を移動させて(S101)、本体タンク31で冷却水を濃縮し(S102)、濃縮された冷却水を濃縮液タンク32から冷却水タンク12に供給した(S103)。しかし、焼入れ処理を行う前、つまり、図2のスタート前に、工程S101からS103の工程を行い、予め、濃縮液タンク32に濃縮された冷却水を残しておき、S101からS103の工程を経ないで、濃縮液タンク32から冷却水タンク12に、濃縮された冷却水を直接、供給してもよい。 In Figure 2, cooling water is moved from the cooling water tank 12 to the main tank 31 (S101), concentrated in the main tank 31 (S102), and the concentrated cooling water is supplied from the concentrate tank 32 to the cooling water tank 12 (S103). However, before the quenching treatment, that is, before the start of Figure 2, steps S101 to S103 may be performed in advance, leaving concentrated cooling water in the concentrate tank 32. The concentrated cooling water could then be supplied directly from the concentrate tank 32 to the cooling water tank 12 without going through steps S101 to S103.
尚、図3において、冷却水タンク12から本体タンク31に冷却水を移動させて(S201)、本体タンク31で冷却水を濃縮し(S202)、濃縮された冷却水を濃縮液タンク32から冷却水タンク12に供給し(S203)、蒸留水タンク33から冷却水タンク12に水を供給した(S204)。しかし、焼入れ処理を行う前、つまり、図3のスタート前に、工程S201からS203の工程を行い、予め、蒸留水タンク33に水を残しておき、S201からS203の工程を経ないで、蒸留水タンク33から冷却水タンク12に、水を直接、供給してもよい。 In Figure 3, cooling water is moved from the cooling water tank 12 to the main tank 31 (S201), concentrated in the main tank 31 (S202), the concentrated cooling water is supplied from the concentrate tank 32 to the cooling water tank 12 (S203), and water is supplied from the distilled water tank 33 to the cooling water tank 12 (S204). However, before the quenching treatment, that is, before the start of Figure 3, steps S201 to S203 may be performed in advance, leaving water in the distilled water tank 33, and water may be supplied directly from the distilled water tank 33 to the cooling water tank 12 without going through steps S201 to S203.
尚、図3のS202及びS203において、S202の工程を行った後、S203の工程を実施したが、S202及びS203を並行して実施してもよい。 Furthermore, in Figure 3, although step S202 is performed before step S203, steps S202 and S203 may be performed in parallel.
尚、実施形態1~4において、ワーク16の全体を加熱コイル15で加熱し、冷却水を接触させ、ワーク16を冷却したが、ワーク16を移動させながら、加熱コイル15でワーク16を部分的に加熱し、部分的に加熱された個所と冷却水とを接触させて、部分的に加熱された個所を冷却してもよい。 In embodiments 1 to 4, the entire workpiece 16 was heated by the heating coil 15 and cooled by bringing it into contact with cooling water. However, it is also possible to partially heat the workpiece 16 with the heating coil 15 while moving the workpiece 16, and then cool the partially heated area by bringing it into contact with cooling water.
尚、実施形態1~4に係る発明は、矛盾が生じない限り、置き換えたり、組合せたりすることができる。
Furthermore, the inventions according to Embodiments 1 to 4 can be substituted or combined, as long as no contradictions arise.
1 高周波焼入システム
10 高周波焼入装置
11 本体容器
12 冷却水タンク
14 冷却ジャケット
15 加熱コイル
16 ワーク
20 濃度センサー
21 表示装置
30 減圧濃縮装置
31 本体タンク
32 濃縮液タンク
33 蒸留水タンク
41 第1の仕切弁
42 第2の仕切弁
43 第3の仕切弁
44 第4の仕切弁
45 第5の仕切弁
46 第6の仕切弁
51 第1のポンプ
52 第2のポンプ
53 第3のポンプ
54 第4のポンプ
55 第5のポンプ
1. High-frequency induction hardening system 10. High-frequency induction hardening apparatus 11. Main container 12. Cooling water tank 14. Cooling jacket 15. Heating coil 16. Workpiece 20. Concentration sensor 21. Display device 30. Vacuum concentration apparatus 31. Main tank 32. Concentrated liquid tank 33. Distilled water tank 41. First gate valve 42. Second gate valve 43. Third gate valve 44. Fourth gate valve 45. Fifth gate valve 46. Sixth gate valve 51. First pump 52. Second pump 53. Third pump 54. Fourth pump 55. Fifth pump
Claims (8)
高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットと、加熱コイル及び冷却ジャケットを内部に有する本体容器とを有し、
高周波焼入装置は、本体容器の下部と冷却水タンクの上部とを連通する配管である経路1を有し、
高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、冷却水タンクに貯留している冷却水を冷却ジャケットに供給し、当該供給された冷却水を冷却ジャケットから噴射し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を本体容器の下部に貯留させ、本体容器の下部に貯留させた冷却水を本体容器の下部から冷却水タンクの上部に当該経路1を介して戻すことが可能であって、
減圧濃縮装置は、高周波焼入装置の冷却水タンクから供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで濃縮された冷却水が供給される濃縮液タンクとを有し、
ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より低い場合、濃縮液タンクから冷却水タンクに濃縮された冷却水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を高くすることを特徴とする高周波焼入システム。 A high-frequency induction hardening system comprising a high-frequency induction hardening apparatus and a vacuum concentration apparatus,
The high-frequency induction hardening apparatus comprises a cooling water tank for storing cooling water in which a water-soluble hardening agent is added to water, a heating coil, a cooling jacket , and a main container having the heating coil and cooling jacket inside .
The high-frequency induction hardening apparatus has a path 1 which is a pipe connecting the lower part of the main container and the upper part of the cooling water tank.
The high-frequency induction hardening apparatus places the workpiece in a position opposite the heating coil, heats the workpiece with the heating coil, supplies cooling water stored in a cooling water tank to a cooling jacket, sprays the supplied cooling water from the cooling jacket, cools the workpiece by bringing it into contact with the heated workpiece and the cooling water sprayed from the cooling jacket, performs hardening on the workpiece, stores the cooling water sprayed from the cooling jacket in the lower part of the main container, and can return the cooling water stored in the lower part of the main container to the upper part of the cooling water tank via the path 1 .
The vacuum concentration device comprises a main tank that concentrates the cooling water supplied from the cooling water tank of the high-frequency induction hardening device to a predetermined concentration by reducing the pressure, and a concentrated liquid tank to which the cooling water concentrated in the main tank is supplied.
A high-frequency induction hardening system characterized by supplying concentrated cooling water from a concentrate tank to the cooling water tank to increase the concentration of the cooling water in the cooling water tank when the concentration of the cooling water in the cooling water tank is lower than a predetermined concentration when performing a hardening treatment on a workpiece.
高周波焼入装置は、水に水溶性焼入剤を添加した冷却水を貯留する冷却水タンクと、加熱コイルと、冷却ジャケットと、加熱コイル及び冷却ジャケットを内部に有する本体容器とを有し、
高周波焼入装置は、本体容器の下部と冷却水タンクの上部とを連通する配管である経路1を有し、
高周波焼入装置は、ワークを加熱コイルと対向する位置に配置し、加熱コイルでワークを加熱し、冷却水タンクに貯留している冷却水を冷却ジャケットに供給し、当該供給された冷却水を冷却ジャケットから噴射し、加熱されたワークと冷却ジャケットから噴射された冷却水とを接触させてワークを冷却して、ワークに焼入れ処理を行い、冷却ジャケットから噴射された冷却水を本体容器の下部に貯留させ、本体容器の下部に貯留させた冷却水を本体容器の下部から冷却水タンクの上部に当該経路1を介して戻すことが可能であって、
減圧濃縮装置は、高周波焼入装置の冷却水タンクから供給された冷却水を、減圧して所定の濃度になるように濃縮する本体タンクと、本体タンクで冷却水を濃縮する際、冷却水を蒸留水として蒸発させ、蒸発させた蒸留水を水として貯留する蒸留水タンクとを有し、
ワークに焼入れ処理を行う際、冷却水タンクの濃度が所定の濃度より高い場合、蒸留水タンクから冷却水タンクに水を供給して、冷却水タンクの冷却水の濃度を低くすることを特徴とする高周波焼入システム。 A high-frequency induction hardening system comprising a high-frequency induction hardening apparatus and a vacuum concentration apparatus,
The high-frequency induction hardening apparatus comprises a cooling water tank for storing cooling water in which a water-soluble hardening agent is added to water, a heating coil, a cooling jacket , and a main container having the heating coil and cooling jacket inside .
The high-frequency induction hardening apparatus has a path 1 which is a pipe connecting the lower part of the main container and the upper part of the cooling water tank.
The high-frequency induction hardening apparatus places the workpiece in a position opposite the heating coil, heats the workpiece with the heating coil, supplies cooling water stored in a cooling water tank to a cooling jacket, sprays the supplied cooling water from the cooling jacket, cools the workpiece by bringing it into contact with the heated workpiece and the cooling water sprayed from the cooling jacket, performs hardening on the workpiece, stores the cooling water sprayed from the cooling jacket in the lower part of the main container, and can return the cooling water stored in the lower part of the main container to the upper part of the cooling water tank via the path 1 .
The vacuum concentration apparatus comprises a main tank that concentrates the cooling water supplied from the cooling water tank of the high-frequency induction hardening apparatus to a predetermined concentration by reducing the pressure, and a distilled water tank that evaporates the cooling water as distilled water when concentrating the cooling water in the main tank, and stores the evaporated distilled water as water.
A high-frequency induction hardening system characterized by supplying water from a distilled water tank to the cooling water tank to lower the concentration of the cooling water in the cooling water tank when the concentration of the cooling water in the cooling water tank is higher than a predetermined concentration when performing a hardening treatment on a workpiece.
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