| 研究概要 |
本研究では,まず平滑軸の高周波加熱過程の温度の時間的変化を,被加熱物のみならず加熱コイル内にも生じる電流密度分布に着目して,節点要素FEMによる電磁界解析,熱伝導解析法を用いて計算するとともに,温度測定を行って,計算値と測定値を比較することにより本計算法の有効性を確かめた.次に平滑軸,段付き軸,シリンダー内面およびウオームギヤの高周波焼入れ過程の温度,応力を節点要素FEMによる電磁界,熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて,外・内歯車の高周波焼入れ過程の温度,応力を辺要素FEMよる電磁界解析法と節点要素FEM、による熱伝導,弾塑性応力解析法を用いて計算し,これらの高周波焼入れ過程の温度,応力の時間的変化,焼入れによる残留応力に及ぼす加熱電力および周波数などの影響について明らかにした.その結果,得られた主な点は次のとおりである.1.平滑軸の高周波加熱過程の温度計算値は測定値とよく一致する.2.段付き軸の高周波誘導加熱による表面付近の発熱量は,周波数が高い場合には大径部の方が小径部より大きいが,周波数が小さい場合には逆になる.3.段付き軸の高周波焼入れによる軸表面の軸および円周方向残留応力は,周波数が大きい場合には,大径部では大きな圧縮応力になるが,小径部では小さな引張応力に,周波数が小さい場合には,大径部,小径部ともに圧縮応力になる.4.シリンダー内面の高周波誘導加熱過程の内周面の温度は外周面の温度より高く,それらの温度差は加熱電力,周波数の増加とともに増大する.5.シリンダー内面の高周波焼入れによる内周面の軸および円周方向残留応力は,加熱電力の増加とともに減少する.6.ウオームギヤの高周波誘導加熱過程の歯先と歯底の温度差は,周波数,加熱電力の増加とともに増大する.7.外・内歯車の高周波焼入れによる歯面の残留応力は,加熱電力,周波数が大きい場合には歯底付近で引張応力になるので注意を要する.8.段付き軸および歯車の高周波焼入れによる残留応力に対して二重周波(低・高周波)焼入れ法が有効である.
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