| Research Abstract |
本研究では,まず二重周波誘導加熱による段付き軸の高周波焼入れ過程の電流密度,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,焼入れによる残留応力と硬化層を求めた.次に歯車の高周波焼入れによる残留応力と硬化層の三次元解析を行うための基礎として,浸炭焼入れ歯車の焼入れ過程の温度,応力を三次元FEMにより計算し,残留応力に及ぼす浸炭部(歯面,側面,リム内周)の影響について検討を加えた.さらに,歯車の高周波焼入れ過程の電流密度,温度,応力を計算するための三次元FEM解析プログラムを作成し,本解析プログラムによる高周波焼入れ軸の残留応力の計算結果と軸対称FEMによる計算結果との比較検討を行い,本三次元FEM解析プログラムの妥当性と計算における問題点など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.コイル内径が一様なコイルl_〓≧0mm(l_〓=l_c-l,l:軸長さ,l_c:コイル長さ)を用いた段付き軸の高周波誘導電流による軸表面の最大発熱量は,周波数が大きい場合には大径部分に,周波数が小さい場合には小径部分に生じる. 2.段付き軸の高周波焼入れによる円周方向残留応力は,単周波焼入れでは軸表面に沿った一様な分布にならないが,二重周波焼入れでは一様な分布になる. 3.段付き軸の高周波焼入れによる硬化層は,単周波の場合にはl_〓にかわらず段付近のみにしか生じないが,二重周波の場合にはl_〓≧4mmでは,軸の一端から他端まで表面に沿って生じ,l_〓=0mmでは小径部の軸端付近に生じない部分が残る. 4.歯車の浸炭焼入れによる危険断面の残留応力は,側面浸炭によって減少し,その程度は,歯幅の減少,浸炭時間(硬化層厚さ)の増加とともに増大する. 5.歯車の高周波焼入れ過程の電流密度,温度,応力を計算するために作成した三次元FEM解析プログラムによる軸の計算結果は,軸対称FEM解析プログラムによる計算結果とほぼ一致するので,本解析プログラムは有効である.
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