高周波焼入れプロセス

高周波焼入れとは、鉄系材料の硬度と引張強度を高める加熱処理であり、一方、高周波焼戻しは鉄系合金の靭性を高めるために用いられる。焼戻しは通常、焼入れ後に実施され、過剰な硬度の一部を低減させることを目的としている。

IPECチームが顧客と共に目指しているのは、プレートを反らせることなく平坦性を維持しつつ、焼入れおよび焼戻しを行うことです。チームは計算式を活用するほか、実験室での試験も実施し、当初は大型の楕円形コイルを用いて、すべての部品を固定した状態でプロジェクトに取り組むことを決定しました。Radyne社のコイル部門は、1600華氏度の変態温度に達するよう、プレート全体を熱処理するためのケージコイルを特注で製作しました。  これを実現するため、高温計を備えた150kWのTFDが使用された。初期の結果では目標温度に達したが、チームはプレート内に歪みが生じていることを確認した。

この部品の処理プロセスを検討する次の段階では、チームは部品を静的に加熱する方法から、コイルを通して部品を走査する方式へと切り替えました。プロジェクトは、TFDケージコイルから、Motus制御システムと焼入れ台を備えた誘導加熱装置「ScanMaster」を用いた焼入れ・焼戻しへと移行しました。さらに、コイルは2巻きの楕円形コイルに変更されました。  2巻線のコイルでは理想的な出力が得られなかったため、チームは代わりに1巻線のコイルを使用することに切り替えました。新しいコイルにより、鋼板全体に均一に理想的な加熱を行うことはできましたが、表面の硬度にムラが生じることが判明しました。その原因は、コイルによるスキャン後に部品に冷却水が当たる方法にありました。  均一な硬化を実現する最善の方法は、より均一に分布した焼入れ装置と、焼入れ流量・圧力を設定することです。

誘導式スキャナーを用いた数回の焼入れ・焼戻しを繰り返した結果、新しい焼入れ装置で仕様を満たすようになりました。硬度を測定する際は、部品を半分に切り、IPECラボの装置を用いて、部品の両側で硬度がどの深さまで達しているかを確認しています。