| Research Abstract |
本研究では,まず種々の焼入れ条件に対する二重周波高周波焼入れによる段付き軸の残留応力と硬化層を求め,最適焼入れ条件と加熱コイル形状について検討を加えた.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,歯車の浸炭焼入れ過程の温度,応力を三次元FEMにより計算し,残留応力に及ぼす硬化層厚さ,浸炭部(歯面,側面,リム内周),歯幅およびリム厚さなど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,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,本解析プログラムの有効性を確かめた後,種々の焼入れ条件に対する歯車の高周波焼入れによる残留応力と硬化層を求め,歯車に対する二重周波焼入れの有効性と最適焼入れ条件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.内径が一様なコイルを用いた段付き軸の単周波高周波焼入れによる軸,円周方向残留応力σ_2^*,σ_θ^*は,周波数fが小さい場合には,小径部表面のみで,fが大きい場合には大径部表面のみで大きな圧縮応力になる.2.段付き軸の高周波焼入れによる軸表面のσ_2^*,σ_θ^*は,二重周波焼入れを行うことによって,全軸表面で大きな圧縮応力になるので,段付き軸に対しては二重周波高周波焼入れは有効である.3.段付き軸の高周波焼入れによる硬化層は,ある肩高さまでは二重周波高周波焼入れを採用することによって軸表面に一様に生じさせることができるが,肩高さが大きくなりすぎると,コイルを小径部軸端から張り出させる必要がある.4.歯車の高周波加熱終了時の最高温度の位置は,歯幅が狭い場合には加熱電力P,周波数fにかかわらず歯幅端歯底になるが,歯幅が広い場合には,低いfでな歯幅中央歯底に,高いP,fでは歯幅中央歯先になる.5.歯車の高周波焼入れに二重周波(低・高)加熱を採用することによって,加熱終了時の等温線,残留応力および硬化層はほぼ歯形に沿ったものになる.
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