| Research Abstract |
本研究では,軸および歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力をFEMによる電磁界解析,熱伝導解析,弾塑性応力解析法を用いて計算するとともに,加熱過程の温度測定を行って,計算結果と測定結果を比較することにより,本計算法の有効性を確かめた.次に,種々の加熱コイルを用いた軸および歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力の計算を行って,誘導電流による発熱量,焼入れ過程の温度,応力,焼入れによる残留応力と硬化層に及ぼす加熱電力,周波数,加熱コイルの影響などについて明らかにするとともに,残留応力と硬化層に対する焼入れ条件の選定法について検討を加えた.その結果,次のようなことが明らかになった。1.軸の高周波誘導電流による軸表面の発熱量は,軸中央ではコイル長さの減少とともに増大するのに対し,軸端では逆に減少し,その程度は,加熱電力,周波数の増加とともに増大する.またこの発熱量はコイル厚さを変えてもほとんど変わらない.コイル端に突起を付けた場合には,突起付近での発熱量が大きくなる.
2.軸の高周波加熱終了時の軸表面の温度は,軸中央ではコイル長さおよび周波数の減少とともに高くなるのに対し,軸端では逆に低くなり,その程度は加熱電力の増加とともに増大する.またコイル端に突起を付けることによって,加熱終了時の最高温度の位置を突起付近にすることができる.
3.軸の高周波焼入れによる軸表面の軸,円周方向残留応力は、コイル長さの減少とともに軸中央付近で減少するので、残留応力に対するコイル長さl_cとしては、l_a=(l_c-l)/2=3mm(l:軸長さ)をとるのが適当である.4.軸の高周波焼入れによる残留応力に対して,適切な加熱条件(加熱電力,周波数)を選定するためのマップが得られた.5.軸の高周波焼入れによる有効硬化層深さ(Hv=550)は,コイル長さ,加熱電力,周波数の減少とともに軸中央では増大するのに対して,軸端では逆に減少する.6.歯車の高周波焼入れによる残留応力に対して,二重周波焼入れが有効であることを示した.
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