JPH0711400A - 熱処理の方法および装置 - Google Patents
熱処理の方法および装置Info
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- JPH0711400A JPH0711400A JP4312664A JP31266492A JPH0711400A JP H0711400 A JPH0711400 A JP H0711400A JP 4312664 A JP4312664 A JP 4312664A JP 31266492 A JP31266492 A JP 31266492A JP H0711400 A JPH0711400 A JP H0711400A
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Classifications
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0037—Rotary furnaces with vertical axis; Furnaces with rotating floor
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- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/14—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
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- F27B9/066—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated electrically heated heated by lamps
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Abstract
(57)【要約】
【目的】アルミニュウム合金の必要とする熱処理時間を
低減するための方法および装置を得ること、さらに個々
の部品の熱処理に適用できる装置を得ることを目的とす
る。 【構成】アルミニュウム合金部品(12)が所望の熱処
理状態に達するまで赤外線照射源からの直接照射によっ
て該部品(12)を熱処理する方法および夫々が赤外線
ランプ(60)を有する別個に制御可能な複数個の熱処
理装着台(21〜32)と、部品(12)を装着台(2
1〜32)の1つから隣接する装着台へ移動させる手段
と、前記複数個の装着台(21〜32)のランプ(6
0)を別個に制御可能な制御手段とから成るアルミニュ
ウム部品(12)の熱処理装置(10)。
低減するための方法および装置を得ること、さらに個々
の部品の熱処理に適用できる装置を得ることを目的とす
る。 【構成】アルミニュウム合金部品(12)が所望の熱処
理状態に達するまで赤外線照射源からの直接照射によっ
て該部品(12)を熱処理する方法および夫々が赤外線
ランプ(60)を有する別個に制御可能な複数個の熱処
理装着台(21〜32)と、部品(12)を装着台(2
1〜32)の1つから隣接する装着台へ移動させる手段
と、前記複数個の装着台(21〜32)のランプ(6
0)を別個に制御可能な制御手段とから成るアルミニュ
ウム部品(12)の熱処理装置(10)。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1991年11月5日出
願、 出願番号07/788,252の一部継続出願であ
り、 熱処理、 特に熱源として直接赤外線を利用するアル
ミニュウムもしくはアルミニュウム合金部品の熱処理に
関する。
願、 出願番号07/788,252の一部継続出願であ
り、 熱処理、 特に熱源として直接赤外線を利用するアル
ミニュウムもしくはアルミニュウム合金部品の熱処理に
関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニュウムもしくはアルミニュウム
合金部品は鋳造後機械的性質を改善するために熱処理を
行うことが望ましい。 例えば熱処理をすれば部品の機械
加工が容易な硬度にすることができる。 一般的な熱処理
技術においてはアルミニュウム部品を約1000゜Fに
加熱して急冷却する。 冷却(又は急冷)は部品の材質安
定のため時効処理工程の後に行う。 通常時効処理は部品
の300ないし500゜Fの加熱と一定時間その温度に
保持する工程を含む。 例えば、 アルミニュウム鋳造合金
の熱処理と題する自動車技術会1987年10月1日発
行の宇宙機器材料規格AMS2771には356アルミ
ニュウム合金を冷却する前に1000゜Fにおいて6時
間熱処理することが記載されている(AMS2771、
第10頁)。冷却後は合金を440゜Fにおいて6ない
し12時間浸漬することを推奨している(AMS277
1第11頁)。
合金部品は鋳造後機械的性質を改善するために熱処理を
行うことが望ましい。 例えば熱処理をすれば部品の機械
加工が容易な硬度にすることができる。 一般的な熱処理
技術においてはアルミニュウム部品を約1000゜Fに
加熱して急冷却する。 冷却(又は急冷)は部品の材質安
定のため時効処理工程の後に行う。 通常時効処理は部品
の300ないし500゜Fの加熱と一定時間その温度に
保持する工程を含む。 例えば、 アルミニュウム鋳造合金
の熱処理と題する自動車技術会1987年10月1日発
行の宇宙機器材料規格AMS2771には356アルミ
ニュウム合金を冷却する前に1000゜Fにおいて6時
間熱処理することが記載されている(AMS2771、
第10頁)。冷却後は合金を440゜Fにおいて6ない
し12時間浸漬することを推奨している(AMS277
1第11頁)。
【0003】加工アルミニュウム合金部品の従来の処理
工程が1989年1月1日改訂のAMS2770Eに記
載されている。同様にアルミニュウム合金の熱処理と題
する1981年7月21日発効の米軍規格MIL−H−
6800Fには356アルミニュウム合金のエージング
を300ないし320゜Fにおいて1ないし6時間行う
ように規定している(MIL−H−6800F、第34
頁参照)。アルミニュウム合金熱処理に関するASM委
員会は356アルミニュウム合金を310ないし475
゜Fで3ないし9時間時効処理後熱処理時間を1000
゜Fで4ないし12時間処理するよう示唆している(1
981年米国金属協会発行メタルハンドブック第4巻第
9号第685頁参照)。
工程が1989年1月1日改訂のAMS2770Eに記
載されている。同様にアルミニュウム合金の熱処理と題
する1981年7月21日発効の米軍規格MIL−H−
6800Fには356アルミニュウム合金のエージング
を300ないし320゜Fにおいて1ないし6時間行う
ように規定している(MIL−H−6800F、第34
頁参照)。アルミニュウム合金熱処理に関するASM委
員会は356アルミニュウム合金を310ないし475
゜Fで3ないし9時間時効処理後熱処理時間を1000
゜Fで4ないし12時間処理するよう示唆している(1
981年米国金属協会発行メタルハンドブック第4巻第
9号第685頁参照)。
【0004】上記文献に明らかな如くアルミニュウム合
金の熱処理およびエージングは極端に時間を要するもの
である。さらに、そのような熱処理は一般にバッチ処理
によって得られる。例えば複数個のアルミニュウム鋳造
品は通常の炉内でパレット等に乗せられ一括して熱処理
又は時効処理される。従ってバッチ毎に鋳物に変動を生
じる結果、あるものは熱処理が適当でなく廃却される。
金の熱処理およびエージングは極端に時間を要するもの
である。さらに、そのような熱処理は一般にバッチ処理
によって得られる。例えば複数個のアルミニュウム鋳造
品は通常の炉内でパレット等に乗せられ一括して熱処理
又は時効処理される。従ってバッチ毎に鋳物に変動を生
じる結果、あるものは熱処理が適当でなく廃却される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はアルミニュウ
ム合金の必要とする熱処理時間を低減するための方法お
よび装置を得ることを目的とする。さらに本発明は個々
の部品の熱処理に適用できる装置を得ることを目的とす
る。個々部品を熱処理することにより夫々の材料の記録
は如何なる部品に対しても残すことができる。さらに夫
々の材料の記録のみならず個々の熱処理によりバッチに
より生ずる廃却品が削減されることとなる。
ム合金の必要とする熱処理時間を低減するための方法お
よび装置を得ることを目的とする。さらに本発明は個々
の部品の熱処理に適用できる装置を得ることを目的とす
る。個々部品を熱処理することにより夫々の材料の記録
は如何なる部品に対しても残すことができる。さらに夫
々の材料の記録のみならず個々の熱処理によりバッチに
より生ずる廃却品が削減されることとなる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の方法と装置によ
れば赤外線のエネルギ源からの直接赤外線放射によりア
ルムニュウム合金部品が必要とされる状態に達する迄熱
処理される。熱処理中部品の温度が監視され放射エネル
ギ源の強さは監視されている温度に比例して制御され
る。
れば赤外線のエネルギ源からの直接赤外線放射によりア
ルムニュウム合金部品が必要とされる状態に達する迄熱
処理される。熱処理中部品の温度が監視され放射エネル
ギ源の強さは監視されている温度に比例して制御され
る。
【0007】
【実施例】図中符号10はアルミニュウム合金12を熱
処理する装置を示す。爾後「アルミニュウム合金」はア
ルミニュウムおよびアルミニュウムをベースとする合金
製品(aluminium based produc
ts)を指す。又、アルミニュウムは鋳造、引抜きその
他の方法により成型された加工品を意味するものとす
る。本実施例における一例としての部品12は356ア
ルミニュウム合金から鋳造された通常の自動車用ホイー
ルを示しており、温度および時間はこのような部品にも
適用される。本発明は如何なるアルミニュウムをベース
とする合金に対しても適用可能であり必ずしも356合
金に限られるものではない。又ここに開示される方法と
装置は広汎なアルミニュウム部品に適用できるものであ
る。
処理する装置を示す。爾後「アルミニュウム合金」はア
ルミニュウムおよびアルミニュウムをベースとする合金
製品(aluminium based produc
ts)を指す。又、アルミニュウムは鋳造、引抜きその
他の方法により成型された加工品を意味するものとす
る。本実施例における一例としての部品12は356ア
ルミニュウム合金から鋳造された通常の自動車用ホイー
ルを示しており、温度および時間はこのような部品にも
適用される。本発明は如何なるアルミニュウムをベース
とする合金に対しても適用可能であり必ずしも356合
金に限られるものではない。又ここに開示される方法と
装置は広汎なアルミニュウム部品に適用できるものであ
る。
【0008】図1に示す如く装置10は複数個の装着台
21ないし32を有する円形コンベヤ13の形態をして
いる。図1では装着台21ないし32から成る円形コン
ベヤ13は連続して12辺形を形成する。符号22から
26および28から31は加熱台、21は搬入台、32
は搬出台、70は移送台であり、夫々については後述す
る。装置10は円形コンベヤ13の中央にあるモータ
(図示せず)でX−X軸回りに駆動されるインデックス
駆動装置14を有する。インデックス駆動装置14には
複数のインデックスアーム16が水平に固着され各装着
台21〜32に向って延びており、インデックス駆動装
置14がX−X軸回りに回転すると各装着台を回転させ
る。アーム16の先端には部品12を乗せるスピンドル
18を有する(図2参照)。スピンドル18はアーム1
6に軸支されアーム16がX−X軸回りに回転するとき
スピンドル18はY−Y軸回りに回転し、部品も当然回
転する。
21ないし32を有する円形コンベヤ13の形態をして
いる。図1では装着台21ないし32から成る円形コン
ベヤ13は連続して12辺形を形成する。符号22から
26および28から31は加熱台、21は搬入台、32
は搬出台、70は移送台であり、夫々については後述す
る。装置10は円形コンベヤ13の中央にあるモータ
(図示せず)でX−X軸回りに駆動されるインデックス
駆動装置14を有する。インデックス駆動装置14には
複数のインデックスアーム16が水平に固着され各装着
台21〜32に向って延びており、インデックス駆動装
置14がX−X軸回りに回転すると各装着台を回転させ
る。アーム16の先端には部品12を乗せるスピンドル
18を有する(図2参照)。スピンドル18はアーム1
6に軸支されアーム16がX−X軸回りに回転するとき
スピンドル18はY−Y軸回りに回転し、部品も当然回
転する。
【0009】加熱台22から26および28から31は
装着台24と同じ形態のもので夫々加熱体を有してい
る。図2に示す如く装着台24は天井耐火壁50、逆L
字形内側耐火壁52およびL字形外側耐火壁53を有
し、これら耐火壁で熱処理室54を形成している。各装
着台は相互に隣接していてインデックスアーム16が回
転すると部品12は装着台から装着台へと移動する。図
2の破線で示した如くL字形外側耐火壁53を下げて室
54を露出させることができる。
装着台24と同じ形態のもので夫々加熱体を有してい
る。図2に示す如く装着台24は天井耐火壁50、逆L
字形内側耐火壁52およびL字形外側耐火壁53を有
し、これら耐火壁で熱処理室54を形成している。各装
着台は相互に隣接していてインデックスアーム16が回
転すると部品12は装着台から装着台へと移動する。図
2の破線で示した如くL字形外側耐火壁53を下げて室
54を露出させることができる。
【0010】複数個の加熱用強輝度赤外線ランプ60が
各耐火壁50、52、53の内側に装着されている。好
適な実施例においては赤外線ランプはT−3ランプでラ
ンプの電流を変えることにより4500゜Fまで加熱す
ることができる。
各耐火壁50、52、53の内側に装着されている。好
適な実施例においては赤外線ランプはT−3ランプでラ
ンプの電流を変えることにより4500゜Fまで加熱す
ることができる。
【0011】装着台21は解放されていて中に入ること
ができ、ここで部品12をスピンドル18に乗せて装着
台22、23から26を経て27まで移動させることが
できる。装着台27で部品12をスピンドル18から焼
戻し(quenching)タンク70へ移し、続いて
搬出コンベア72に乗せる。部品12は熱処理台28か
ら31へ送るためスピンドル18に残したままにするこ
ともある。32は搬出台で解放されていて近づくことが
でき、部品12をスピンドル18から取り外して焼戻し
(quenching)タンク77へ移し続いて搬出コ
ンベア76に乗せる。則ち部品12は台21で乗せ駆動
装置14で台22へ運ばれ所要時間保持され、引き続い
て台23、24等へ運ばれる。好適な実施例では台2
2、26は部品12を所望の熱処理温度例えば1000
゜Fまで上げるための加熱台を形成する。台28から3
1は熱処理された部品12を400゜Fにおいて均熱処
理(soaking)するための時効処理用の台であ
る。
ができ、ここで部品12をスピンドル18に乗せて装着
台22、23から26を経て27まで移動させることが
できる。装着台27で部品12をスピンドル18から焼
戻し(quenching)タンク70へ移し、続いて
搬出コンベア72に乗せる。部品12は熱処理台28か
ら31へ送るためスピンドル18に残したままにするこ
ともある。32は搬出台で解放されていて近づくことが
でき、部品12をスピンドル18から取り外して焼戻し
(quenching)タンク77へ移し続いて搬出コ
ンベア76に乗せる。則ち部品12は台21で乗せ駆動
装置14で台22へ運ばれ所要時間保持され、引き続い
て台23、24等へ運ばれる。好適な実施例では台2
2、26は部品12を所望の熱処理温度例えば1000
゜Fまで上げるための加熱台を形成する。台28から3
1は熱処理された部品12を400゜Fにおいて均熱処
理(soaking)するための時効処理用の台であ
る。
【0012】各装着台21、26、28〜31内の部品
12の温度を監視することが望ましいので好適な実施例
においては複数個の光学的パイロメータ80、82、8
9が設けられている。例えば最初のパイロメータ80は
装着台21上でスピンドル18に乗せられた部品12に
向けて設けられている。複数個の第1および第2パイロ
メータ82〜84が装着台22〜26および28〜31
の夫々に設けてある。上側パイロメータ82は装着台に
静止している部品12を向いており、パイロメータ89
は室内の背面温度を計測するために室54の方を向いて
いる。光学パイロメータを使用する理由は装置10内を
移動しスピンドル18の上において回転する部品12に
サーモカップルを装着するのが困難であるからである。
即ち光学的パイロメータにより部品12の温度を測定す
る。
12の温度を監視することが望ましいので好適な実施例
においては複数個の光学的パイロメータ80、82、8
9が設けられている。例えば最初のパイロメータ80は
装着台21上でスピンドル18に乗せられた部品12に
向けて設けられている。複数個の第1および第2パイロ
メータ82〜84が装着台22〜26および28〜31
の夫々に設けてある。上側パイロメータ82は装着台に
静止している部品12を向いており、パイロメータ89
は室内の背面温度を計測するために室54の方を向いて
いる。光学パイロメータを使用する理由は装置10内を
移動しスピンドル18の上において回転する部品12に
サーモカップルを装着するのが困難であるからである。
即ち光学的パイロメータにより部品12の温度を測定す
る。
【0013】アルムニュウムの温度計測にパイロメータ
を使うとき相当な問題を生じる。例えばアルムニュウム
は反射率が高い上、外周温度(装着台の中におけるラン
プの温度、耐火材からの熱の反射、放熱等)が高温にな
るからである。これらの要素がパイロメータの読みを不
正確なものにする要因となる。発明者は公知の誤差を補
正し任意の装着台内部の部品12の正しい温度を与える
ため実験結果のみならずパイロメータ82、89を利用
した。
を使うとき相当な問題を生じる。例えばアルムニュウム
は反射率が高い上、外周温度(装着台の中におけるラン
プの温度、耐火材からの熱の反射、放熱等)が高温にな
るからである。これらの要素がパイロメータの読みを不
正確なものにする要因となる。発明者は公知の誤差を補
正し任意の装着台内部の部品12の正しい温度を与える
ため実験結果のみならずパイロメータ82、89を利用
した。
【0014】具体的に述べると、実際の計測に当り装着
台内部の部品の温度が上昇する過程における真の温度は
パイロメータ82の読み(即ち見かけの温度)とは異な
ることに発明者は注目した。変動量はパイロメータ89
と82の読み、夫々の装着台の耐火壁に設置したサーモ
カップル94の読みおよびランプ60の電流と電圧とで
異なっていることを見出した。
台内部の部品の温度が上昇する過程における真の温度は
パイロメータ82の読み(即ち見かけの温度)とは異な
ることに発明者は注目した。変動量はパイロメータ89
と82の読み、夫々の装着台の耐火壁に設置したサーモ
カップル94の読みおよびランプ60の電流と電圧とで
異なっていることを見出した。
【0015】図4は部品12の実際の温度とパイロメー
タ82の読みとの関係を示すグラフである。ランプ60
が次第に加熱する過程の部品12の実際の温度(A線、
テスト時サーモカップルから計測したもの)は上昇する
が背面温度パイロメータ89(B線)の読みで得られた
温度から若干ずれている。又、部品温度パイロメータ8
2の計測による見かけの温度も同様にずれがある(D
線)。部品12の望ましい温度(C線)が得られランプ
60が消えるとパイロメータ82、89はランプのエネ
ルギー損失を感知する(下降線B′)。従ってパイロメ
ータは部品の温度降下を誤認する恐れがある。図4の線
B′は背面温度パイロメータ89の計測したランプ60
の輝度減少を示す。部品温度パイロメータ82も同様に
エネルギー損失を感知し、補正しない限り部品12の温
度下降を誤認する。誤認された下降線をD′に示す。故
にランプ60のエネルギーが下降する間、下降量(例え
ば距離B′)は部品12の見かけの温度(距離D′)に
加算されて実際の温度(A′線)を示す補正された読み
(D″)を与える。
タ82の読みとの関係を示すグラフである。ランプ60
が次第に加熱する過程の部品12の実際の温度(A線、
テスト時サーモカップルから計測したもの)は上昇する
が背面温度パイロメータ89(B線)の読みで得られた
温度から若干ずれている。又、部品温度パイロメータ8
2の計測による見かけの温度も同様にずれがある(D
線)。部品12の望ましい温度(C線)が得られランプ
60が消えるとパイロメータ82、89はランプのエネ
ルギー損失を感知する(下降線B′)。従ってパイロメ
ータは部品の温度降下を誤認する恐れがある。図4の線
B′は背面温度パイロメータ89の計測したランプ60
の輝度減少を示す。部品温度パイロメータ82も同様に
エネルギー損失を感知し、補正しない限り部品12の温
度下降を誤認する。誤認された下降線をD′に示す。故
にランプ60のエネルギーが下降する間、下降量(例え
ば距離B′)は部品12の見かけの温度(距離D′)に
加算されて実際の温度(A′線)を示す補正された読み
(D″)を与える。
【0016】前述のパイロメータ使用による補正手順は
反射率の高いアルムニュウム合金にパイロメータを使用
した結果であることは明らかである。部品にサーモカッ
プルを取り付けると直接に部品の温度を計測してパイロ
メータによる不正確な読みを補正する必要がなくなる。
本発明の好適な実施例では動いたり回転したりする部品
12にサーモカップルを取り付けることが困難なので上
述のような温度感知は行っていないが、このような計測
技術は本発明の権利範囲に考慮されているものである。
反射率の高いアルムニュウム合金にパイロメータを使用
した結果であることは明らかである。部品にサーモカッ
プルを取り付けると直接に部品の温度を計測してパイロ
メータによる不正確な読みを補正する必要がなくなる。
本発明の好適な実施例では動いたり回転したりする部品
12にサーモカップルを取り付けることが困難なので上
述のような温度感知は行っていないが、このような計測
技術は本発明の権利範囲に考慮されているものである。
【0017】図3は夫々装着台のランプ60の輝度を制
御する制御装置200を示す。コントローラ90はラン
プ60の輝度を制御する比例コントローラ93へ出力9
2として送られる実際の温度を計算するソフトウエア9
1を含む。ソフトウエア91への入力はサーモカップル
94、背面温度パイロメータ89および部品温度パイロ
メータ82からの計測値を含む。なお電流/電圧計96
はランプ60の電流および電圧の計測値をソフトウエア
91へ入力として送る。ソフトウエア91はパイロメー
タで計測された見かけの温度を実際の部品の温度に変換
する経験値を有するメモリ98を使用する。比例コント
ローラ93はセットポイント100即ち所望の部品12
の温度、部品の質量と放射能などを識別する部品識別要
素102ならびに実際の部品の温度92を入力として受
取る。又、比例コントローラ93は93内にプリセット
してある比例バンドをを受け取る。続いて比例コントロ
ーラは入力に基づきランプの輝度を制御する。比例制御
において知られている如く部品の実際の温度92が比例
バンド以下であればランプ60の輝度は最大であり、部
品の実際の温度92が比例バンド以上であればランプ6
0の輝度は最小である。もし比例バンドの範囲内にあれ
ばランプ60の輝度は変動する。上述の比例制御は本発
明の一部を成すものではない。比例制御については米国
特許第5,050,232号明細書にさらに詳細に記載
されている。
御する制御装置200を示す。コントローラ90はラン
プ60の輝度を制御する比例コントローラ93へ出力9
2として送られる実際の温度を計算するソフトウエア9
1を含む。ソフトウエア91への入力はサーモカップル
94、背面温度パイロメータ89および部品温度パイロ
メータ82からの計測値を含む。なお電流/電圧計96
はランプ60の電流および電圧の計測値をソフトウエア
91へ入力として送る。ソフトウエア91はパイロメー
タで計測された見かけの温度を実際の部品の温度に変換
する経験値を有するメモリ98を使用する。比例コント
ローラ93はセットポイント100即ち所望の部品12
の温度、部品の質量と放射能などを識別する部品識別要
素102ならびに実際の部品の温度92を入力として受
取る。又、比例コントローラ93は93内にプリセット
してある比例バンドをを受け取る。続いて比例コントロ
ーラは入力に基づきランプの輝度を制御する。比例制御
において知られている如く部品の実際の温度92が比例
バンド以下であればランプ60の輝度は最大であり、部
品の実際の温度92が比例バンド以上であればランプ6
0の輝度は最小である。もし比例バンドの範囲内にあれ
ばランプ60の輝度は変動する。上述の比例制御は本発
明の一部を成すものではない。比例制御については米国
特許第5,050,232号明細書にさらに詳細に記載
されている。
【0018】以上に述べた装置10により各部品は個別
に熱処理される。先ず部品12を熱処理装着台に乗せ、
熱処理装着台22〜26で部品12は1000°Fに加
熱して2〜2.5分保持する。熱処理された部品は台2
7へ移動して冷却する。続いて部品はコンベヤー72に
乗せるか、エージング台28〜31に送り400°F〜
450°Fに加熱し2〜2.5分保持する。エージング
された部品は台32へ送られてタンク77で冷却され、
コンベヤー76に乗せられる。装着台22、23も同時
に作動する。即ち、装着台23は台22の出力温度を受
け取り台23の入力とする。装着台28〜31は夫々独
立した熱処理台であり相互に制御する閉鎖ループを形成
する。
に熱処理される。先ず部品12を熱処理装着台に乗せ、
熱処理装着台22〜26で部品12は1000°Fに加
熱して2〜2.5分保持する。熱処理された部品は台2
7へ移動して冷却する。続いて部品はコンベヤー72に
乗せるか、エージング台28〜31に送り400°F〜
450°Fに加熱し2〜2.5分保持する。エージング
された部品は台32へ送られてタンク77で冷却され、
コンベヤー76に乗せられる。装着台22、23も同時
に作動する。即ち、装着台23は台22の出力温度を受
け取り台23の入力とする。装着台28〜31は夫々独
立した熱処理台であり相互に制御する閉鎖ループを形成
する。
【0019】本発明の構成および作用について概要を説
明したが、従来例に比べて本発明の利点は熱処理の技術
にある。従来の熱処理では熱処理すべき部品は鋳造部門
から直接熱処理部門へ送られる。そのような場所では温
度変化が広範囲で、例えば部品がどこにあっても温度は
600°Fから750°Fである。これは部品が鋳造場
から上がって来る本発明の場合特に然りである。例え
ば、もし作業者がインデックスの手順を1つ間違えると
部品は室温で4〜5分間置かれ、第1の装着台に入る温
度に影響が出る。このため、第1装着台は部品の温度を
制御可能な範囲に保ち安定化させるように最初から設計
されている。第1装着台の第2の機能は部品の熱処理工
程を開始することである。
明したが、従来例に比べて本発明の利点は熱処理の技術
にある。従来の熱処理では熱処理すべき部品は鋳造部門
から直接熱処理部門へ送られる。そのような場所では温
度変化が広範囲で、例えば部品がどこにあっても温度は
600°Fから750°Fである。これは部品が鋳造場
から上がって来る本発明の場合特に然りである。例え
ば、もし作業者がインデックスの手順を1つ間違えると
部品は室温で4〜5分間置かれ、第1の装着台に入る温
度に影響が出る。このため、第1装着台は部品の温度を
制御可能な範囲に保ち安定化させるように最初から設計
されている。第1装着台の第2の機能は部品の熱処理工
程を開始することである。
【0020】上述したことにより本発明における複数個
の熱処理装着台の重要性が理解される。既に述べたよう
に部品は所定の時間装着台に保持され、インデックスの
手順に従い1つの装着台から他の装着台へ移動する。そ
の結果夫々の装着台においては部品が或る温度(即ち前
述の誤差範囲内で既知の温度と異なる実際の温度)で入
って来る。装着台で部品は比較的狭い温度範囲内で加熱
される。狭い温度範囲で装着台で熱処理が行われ、狭い
誤差範囲で装着台へ入って来るので閉鎖ループ内におけ
る装着台での一層正確な温度制御が得られる。従って本
発明における狭い範囲で部品の温度が感知され熱処理さ
れる連続した複数個の装着台から成る閉鎖ループは極め
て重要である。
の熱処理装着台の重要性が理解される。既に述べたよう
に部品は所定の時間装着台に保持され、インデックスの
手順に従い1つの装着台から他の装着台へ移動する。そ
の結果夫々の装着台においては部品が或る温度(即ち前
述の誤差範囲内で既知の温度と異なる実際の温度)で入
って来る。装着台で部品は比較的狭い温度範囲内で加熱
される。狭い温度範囲で装着台で熱処理が行われ、狭い
誤差範囲で装着台へ入って来るので閉鎖ループ内におけ
る装着台での一層正確な温度制御が得られる。従って本
発明における狭い範囲で部品の温度が感知され熱処理さ
れる連続した複数個の装着台から成る閉鎖ループは極め
て重要である。
【0021】比例制御を用いることにより赤外線エネル
ギの直接照射でアルミニュウム部品の熱処理が可能にな
る事を発明者は見いだした。発明者は4〜5分の保持時
間および約10分の全サイクルタイム(保持時間と加熱
時間とを含む)で熱処理および時効処理工程を得ること
ができた。これを従来の熱処理と比較すると熱処理に6
時間を要し時効処理に12時間を要していた従来例とは
大きな差がある。又、各部品は個別に均一な温度で熱処
理される。その結果廃却品が減少する。さらに材質の記
録を個々に得ることができる。
ギの直接照射でアルミニュウム部品の熱処理が可能にな
る事を発明者は見いだした。発明者は4〜5分の保持時
間および約10分の全サイクルタイム(保持時間と加熱
時間とを含む)で熱処理および時効処理工程を得ること
ができた。これを従来の熱処理と比較すると熱処理に6
時間を要し時効処理に12時間を要していた従来例とは
大きな差がある。又、各部品は個別に均一な温度で熱処
理される。その結果廃却品が減少する。さらに材質の記
録を個々に得ることができる。
【0022】〈実施態様〉 (1)アルミニュウム合金部品を所望の熱処理状態に達
するまで赤外線照射源からの直接照射によって該部品を
熱処理する方法において、前記熱処理の間前記部品の温
度監視を含む方法。 (2)前記(1)項に記載の方法において、前記赤外線
エネルギ源は制御可能な輝度を有する赤外線照射源であ
り、前記方法は前記監視手順の間において監視された温
度に応じて前記輝度を変更する手順を含む方法。 (3)前記(2)項に記載の方法において、前記輝度は
前記部品を所望の温度にまで加熱する比例制御装置によ
り制御される方法。 (4)前記(3)項に記載の方法において、前記比例制
御装置は前記計測温度が比例バンドより低いとき前記所
望の温度の前後を前記ランプのほゞ最大の輝度で囲み、
前記計測温度が前記バンドの範囲内にあるときは減少し
た変動する輝度で比例バンドを設定する手段を含む方
法。 (5)前記(1)項に記載の方法において、前記赤外線
エネルギ源は複数個の高輝度赤外線ランプを含む方法。 (6)前記(5)項に記載の方法において、前記ランプ
はT−3ランプである方法。 (7)前記(1)項に記載の方法において、前記部品を
前記赤外線エネルギ源に対して移動させ均一な熱処理を
行う方法。 (8)前記(1)項に記載の方法において、前記監視手
段は光学的パイロメータを使用する方法。 (9)前記(8)項に記載の方法において、前記光学的
パイロメータの出力は経験値により補正され前記部品の
適正な温度を求める方法。 (10)前記(1)項に記載の方法において、前記複数
個の装着台は前記部品を所望の材質に熱処理する熱処理
グループを含む方法。 (11)前記(10)項に記載の方法において、複数個
の熱処理装着台に隣接する時効処理グループを含み、前
記部品を前記熱処理グループに隣接する前記複数個の装
着台において時効処理する方法。 (12)前記(11)項に記載の方法において、前記時
効処理グループの前、前記熱処理グループに続き前記部
品を冷却することを含む方法。 (13)アルミニュウム部品を熱処理する装置におい
て、夫々別個に制御可能な赤外線ランプを有する複数個
の熱処理装着台と、前記部品を1つの装着台から隣接す
る装着台へ移動し前記隣接する装着台に前記部品を所定
に時間保持する移動装置と、別個に前記ランプを制御す
る制御手段と前記第1装着台の前記ランプを制御して前
記部品を前記保持時間中に前記ランプの輝度を前記第1
装着台の温度に対応して変えることにより室温から第1
出口温度まで加熱する手段とを含む制御手段とから成
り、前記複数個の装着台は該装着台を出るとき所定の温
度を有し、前記複数個の装着台は室温の部品を外部から
受け取り前記熱処理する装置へ送る少なくとも第1の装
着台を含み、前記制御手段はさらに前記第1装着台に隣
接する装着台の前記ランプの輝度を別個に制御し前記隣
接する装着台の出口温度の部品を1つ前の装着台から受
け取り、該部品を前記隣接する装着台の出口温度にまで
前記保持時間中ランプの輝度を計測された部品の温度に
応じて変えることにより加熱する手段を含む装置。 (14)前記(13)項に記載の装置において、前記制
御手段は前記部品の計測された温度に対応して前記ラン
プの輝度を制御する閉鎖ループ制御を含む装置。 (15)前記(14)項に記載の装置において、前記部
品の所望の温度に対応して前記ランプの輝度を制御する
比例コントローラを含む装置。 (16)前記(13)項に記載の装置において、前記複
数個の装着台は前記初期温度の部品を受入れる熱処理グ
ループを含む第1グループを含み、前記移動手段は前記
複数個の装着台から前記部品をインデックスする手段を
含み、前記第1グループは前記部品の所望の温度に等し
い出口温度を有する最終の熱処理台をさらに含む装置。 (17)前記(16)項に記載の装置において、前記複
数個の装着台は前記熱処理グループから部品を受取り前
記部品を所望の時間時効温度に保持する時効処理グルー
プを有する装着台の第2グループを含む装置。 (18)前記(17)項に記載の装置において、前記時
効処理グループの前に部品を前記熱処理グループから受
取り前記時効処理に先立ち焼き戻しする、前記熱処理グ
ループに続く焼き戻し装着台を有し装置。 (19)前記(13)項に記載の装置において、前記装
着台は夫々が第1の壁と対向する壁面を有し該第1の壁
と共に熱処理室を形成する第2の壁とを含み、前記ラン
プは前記壁に配置されて該ランプからの放射エネルギを
前記熱処理室に照射する装置。 (20)前記(19)項に記載の装置において、前記第
2の壁は前記第1の壁から移動して前記装置を外部に露
出可能とする装置。 (21)前記(19)項に記載の装置において、前記壁
の夫々は前記装置の外部から離間する耐火被覆を有する
装置。 (22)前記(13)項に記載の装置において、前記移
動手段は部品の取付位置を有する複数個のアッタチメン
トを備えるキャレッジを含み、該キャレッジの動きに応
じて前記部品の取付位置を装着台から次の装着台へ同時
に移動するキャレッジの動きをインデックスする手段を
含む装置。
するまで赤外線照射源からの直接照射によって該部品を
熱処理する方法において、前記熱処理の間前記部品の温
度監視を含む方法。 (2)前記(1)項に記載の方法において、前記赤外線
エネルギ源は制御可能な輝度を有する赤外線照射源であ
り、前記方法は前記監視手順の間において監視された温
度に応じて前記輝度を変更する手順を含む方法。 (3)前記(2)項に記載の方法において、前記輝度は
前記部品を所望の温度にまで加熱する比例制御装置によ
り制御される方法。 (4)前記(3)項に記載の方法において、前記比例制
御装置は前記計測温度が比例バンドより低いとき前記所
望の温度の前後を前記ランプのほゞ最大の輝度で囲み、
前記計測温度が前記バンドの範囲内にあるときは減少し
た変動する輝度で比例バンドを設定する手段を含む方
法。 (5)前記(1)項に記載の方法において、前記赤外線
エネルギ源は複数個の高輝度赤外線ランプを含む方法。 (6)前記(5)項に記載の方法において、前記ランプ
はT−3ランプである方法。 (7)前記(1)項に記載の方法において、前記部品を
前記赤外線エネルギ源に対して移動させ均一な熱処理を
行う方法。 (8)前記(1)項に記載の方法において、前記監視手
段は光学的パイロメータを使用する方法。 (9)前記(8)項に記載の方法において、前記光学的
パイロメータの出力は経験値により補正され前記部品の
適正な温度を求める方法。 (10)前記(1)項に記載の方法において、前記複数
個の装着台は前記部品を所望の材質に熱処理する熱処理
グループを含む方法。 (11)前記(10)項に記載の方法において、複数個
の熱処理装着台に隣接する時効処理グループを含み、前
記部品を前記熱処理グループに隣接する前記複数個の装
着台において時効処理する方法。 (12)前記(11)項に記載の方法において、前記時
効処理グループの前、前記熱処理グループに続き前記部
品を冷却することを含む方法。 (13)アルミニュウム部品を熱処理する装置におい
て、夫々別個に制御可能な赤外線ランプを有する複数個
の熱処理装着台と、前記部品を1つの装着台から隣接す
る装着台へ移動し前記隣接する装着台に前記部品を所定
に時間保持する移動装置と、別個に前記ランプを制御す
る制御手段と前記第1装着台の前記ランプを制御して前
記部品を前記保持時間中に前記ランプの輝度を前記第1
装着台の温度に対応して変えることにより室温から第1
出口温度まで加熱する手段とを含む制御手段とから成
り、前記複数個の装着台は該装着台を出るとき所定の温
度を有し、前記複数個の装着台は室温の部品を外部から
受け取り前記熱処理する装置へ送る少なくとも第1の装
着台を含み、前記制御手段はさらに前記第1装着台に隣
接する装着台の前記ランプの輝度を別個に制御し前記隣
接する装着台の出口温度の部品を1つ前の装着台から受
け取り、該部品を前記隣接する装着台の出口温度にまで
前記保持時間中ランプの輝度を計測された部品の温度に
応じて変えることにより加熱する手段を含む装置。 (14)前記(13)項に記載の装置において、前記制
御手段は前記部品の計測された温度に対応して前記ラン
プの輝度を制御する閉鎖ループ制御を含む装置。 (15)前記(14)項に記載の装置において、前記部
品の所望の温度に対応して前記ランプの輝度を制御する
比例コントローラを含む装置。 (16)前記(13)項に記載の装置において、前記複
数個の装着台は前記初期温度の部品を受入れる熱処理グ
ループを含む第1グループを含み、前記移動手段は前記
複数個の装着台から前記部品をインデックスする手段を
含み、前記第1グループは前記部品の所望の温度に等し
い出口温度を有する最終の熱処理台をさらに含む装置。 (17)前記(16)項に記載の装置において、前記複
数個の装着台は前記熱処理グループから部品を受取り前
記部品を所望の時間時効温度に保持する時効処理グルー
プを有する装着台の第2グループを含む装置。 (18)前記(17)項に記載の装置において、前記時
効処理グループの前に部品を前記熱処理グループから受
取り前記時効処理に先立ち焼き戻しする、前記熱処理グ
ループに続く焼き戻し装着台を有し装置。 (19)前記(13)項に記載の装置において、前記装
着台は夫々が第1の壁と対向する壁面を有し該第1の壁
と共に熱処理室を形成する第2の壁とを含み、前記ラン
プは前記壁に配置されて該ランプからの放射エネルギを
前記熱処理室に照射する装置。 (20)前記(19)項に記載の装置において、前記第
2の壁は前記第1の壁から移動して前記装置を外部に露
出可能とする装置。 (21)前記(19)項に記載の装置において、前記壁
の夫々は前記装置の外部から離間する耐火被覆を有する
装置。 (22)前記(13)項に記載の装置において、前記移
動手段は部品の取付位置を有する複数個のアッタチメン
トを備えるキャレッジを含み、該キャレッジの動きに応
じて前記部品の取付位置を装着台から次の装着台へ同時
に移動するキャレッジの動きをインデックスする手段を
含む装置。
【0023】以上の記載により発明者は時効処理装着台
に続く熱処理装着台を含む実施例について開示した。こ
れにより本発明は時効処理装置を使用することなく単に
複数個の装着台を用い本発明の開示するところに従って
部品を熱処理するだけで実施可能であることを理解する
ことができる。
に続く熱処理装着台を含む実施例について開示した。こ
れにより本発明は時効処理装置を使用することなく単に
複数個の装着台を用い本発明の開示するところに従って
部品を熱処理するだけで実施可能であることを理解する
ことができる。
【0024】以上により如何にして本発明の目的が好適
な方法によって得られるかについて説明したが、当業者
が直ちに想到するような、上記開示事項に変更を加えた
ものおよび同等のものは本発明の範疇に含まれることを
意図するものである。
な方法によって得られるかについて説明したが、当業者
が直ちに想到するような、上記開示事項に変更を加えた
ものおよび同等のものは本発明の範疇に含まれることを
意図するものである。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、時効処理装置を使用す
ることなく単に複数個の装着台を用いるのみで部品の熱
処理を実施することができる、という本発明特有の効果
を奏する。
ることなく単に複数個の装着台を用いるのみで部品の熱
処理を実施することができる、という本発明特有の効果
を奏する。
【図1】アルミニュウム部品の熱処理装置の平面図。
【図2】図1の2−2線に沿う図。
【図3】図1の制御装置を示す工程図。
【図4】制御装置の読みを示すグラフ。
10 熱処理装置 12 アルミニュウム部品 14 インデックス駆動装置 16 インデックスアーム 18 スピンドル 22〜31 加熱台 32 搬出台 60 赤外線ランプ 70 移送台 72、76 コンベア 82、89 パイロメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャック アイロード マナーラッド アメリカ合衆国 ミネソタ州 クーン ラ ピッズ エヌ.ダブリュウ. ユニバーシ ティ アベニュウ 9280
Claims (12)
- 【請求項1】 アルミニュウム合金部品の熱処理方法に
おいて、前記部品が所望の熱処理状態に達するまで赤外
線照射源からの直接照射によって該部品を熱処理する方
法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の部品を熱処理する方法
において、前記部品を夫々別個に赤外線照射を制御可能
な少なくとも第1および第2の装着台を含む複数個の装
着台の中で熱処理し、前記部品を前記第1の装着台で第
1の熱処理状態になるまで熱処理したのち引き続いて前
記部品を直接前記第2装着台に移動し該部品が第2の熱
処理状態になるまで熱処理することを含む方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の部品を熱処理する方法
において、前記装着台の夫々における赤外線照射輝度を
夫々装着台中の部品の温度を監視することにより制御す
ると共に、閉鎖ループ制御により別個に制御することを
含む方法。 - 【請求項4】 夫々が前記赤外線ランプを別個に制御可
能な複数個の熱処理装着台と、部品を前記装着台の1つ
から隣接する装着台へ移動させる手段と、前記複数個の
装着台の前記ランプを別個に制御可能な制御手段とから
成るアルミニュウム部品の熱処理装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の熱処理装置において、
前記装着台の夫々において部品の温度を監視する手段を
含む熱処理装置。 - 【請求項6】 請求項4に記載の熱処理装置において、
別個に制御する制御手段は前記部品の所望の温度上昇の
監視に応答する閉鎖ループ制御を含む熱処理装置。 - 【請求項7】 請求項4に記載の熱処理装置において、
前記複数個の装着台は前記部品に対して夫々所定の入口
および出口温度を有し、前記制御手段は前記部品の温度
を監視すると共に前記部品を前記装着台の出口温度およ
び入口温度にまで加熱し直前の装着台出口温度にほゞ等
しくする手段を含む熱処理装置。 - 【請求項8】 請求項4に記載の熱処理装置において、
前記部品は1つの装着台から次の装着台まで移動され所
定の時間保持される熱処理装置。 - 【請求項9】 請求項8に記載の熱処理装置において、
前記制御手段は前記部品を前記所定の温度を与えこれを
保持する比例制御手段を含む熱処理装置。 - 【請求項10】 請求項4に記載の熱処理装置におい
て、前記複数個の装着台は少なくとも第1の装着台と最
終の装着台を有する少なくとも第1の装着台グループを
含み、前記第1の装着台は種々の温度の部品の選択され
た入口温度を有し前記最終の装着台は前記部品の所望の
熱処理温度に等しい出口温度を有する熱処理装置。 - 【請求項11】 請求項10に記載の熱処理装置におい
て、前記複数個の装着台は部品を時効処理温度まで加熱
する手段を有する少なくとも第2の装着台のグループを
含む熱処理装置。 - 【請求項12】 請求項11に記載の熱処理装置におい
て、部品を前記第1の装着台グループから受け取り該部
品を前記第2の装着台グループに送る前に冷却する装着
台を含む熱処理装置。
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