歯車硬化は、歯の表面に硬化層を形成することにより、歯車の耐摩耗性と疲労強度を向上させる処理です。歯車の焼き入れには、高周波焼き入れ、浸炭焼き入れ、窒化処理、火炎焼き入れなどのさまざまな方法があります。
- 高周波焼入れ 電流を使用して磁場中で歯車の歯を加熱し、その後水または油で歯を焼き入れます。この方法は高速、正確、エネルギー効率に優れていますが、特別な装置が必要であり、歪みや亀裂が発生する可能性があります。
- 浸炭は、炭素が豊富な雰囲気中で加熱することにより、低炭素鋼歯車の表層に炭素を導入する肌焼きの一種です。この方法では、深くて均一な硬度と靱性の高いケースが得られますが、時間がかかり、寸法変化が発生する可能性があります。
- 窒化は、窒素が豊富な雰囲気中で合金鋼歯車を加熱することにより、合金鋼歯車の表層に窒素を導入する別のタイプの肌硬化です。この方法では、薄くて硬いケースが得られ、高い耐摩耗性と疲労強度が得られますが、コアの延性と靭性が低下する可能性があります。
- 火炎硬化では、直接炎を使用して歯車の歯を加熱し、水または空気で焼き入れます。この方法は簡単で安価で柔軟性がありますが、加熱ムラ、酸化、反りが発生する可能性があります。
歯車の高周波焼き入れと他の焼き入れ方法との比較
- 高周波焼き入れは高速、正確、エネルギー効率に優れていますが、特別な装置が必要であり、歪みや亀裂が発生する可能性があります。
- 高周波焼入れはギアの歯の表面のみを硬化させ、コアは柔らかく延性を残します。これにより、ギアの疲労と衝撃強度が向上しますが、耐摩耗性とコア硬度も低下する可能性があります。
- 高周波焼き入れでは、インダクタの設計に応じて、歯の根元や側面などの特定の領域を硬化できます。これにより、さまざまなギア用途に合わせて硬度パターンを最適化できますが、電磁的な端部およびエッジ効果も生じる可能性があります。
- 高周波焼き入れは、外歯車、内歯車、ウォームギア、ラック、スプロケットなど、モジュールが大きく複雑な形状の歯車に適しています。歯ごとに技術を適用するのが難しいため、小型でピッチの細かい歯車にはあまり適していません。