熱処理とは

熱処理が何であるか知らない人がほとんどだと思いますが、実は製造工程では欠かせないものなのです。 なぜなら、熱処理をすることによって、金属をより磨耗に強くすることができるからです。 熱処理とは、金属や合金を一定の温度まで加熱し、その後冷却して硬くすることである。

熱処理は、その金属または合金の特定の特性を変更するために、製造工程のさまざまな段階で使用することができます。 たとえば、材料が適切に機能するために必要なものに応じて、より強く、より硬く、より耐久性があり、より延性があるようにするために熱処理を使用する場合があります。

熱処理が重要な役割を果たす代表的な産業には、航空機、自動車、ハードウェア（のこぎりや軸など）、コンピューター、宇宙船、軍事、石油・ガス産業などがあります。

熱処理の仕組み

望ましい効果を得るために、金属や合金は特定の温度、ときには 2400°F まで加熱され、その温度で一定の時間保持し、その後冷却されます。 このとき、金属は高温のまま微細構造と呼ばれる物理的な構造を変化させ、最終的に物理的な特性を変化させる。 金属が加熱される時間の長さを「ソーク時間」という。 長時間浸した金属と短時間浸した金属では、微細構造の変化が異なるため、浸漬時間の長さは金属の特性に重要な役割を果たす。

浸漬時間後の冷却過程も、金属の仕上がりに一役買っている。 金属は焼入れと呼ばれる急冷をすることもあれば、炉の中でゆっくり冷却して目的の結果を得ることもある。

製造工程で金属をいつ熱処理するかも、どのような特性が変わるかを決定し、一部の金属は複数回処理されることもあります。

特定の金属や合金に対して、どの温度で熱処理および冷却し、各工程でどのくらいの時間をかけるべきかを知ることは、非常に複雑なことです。 そのため、冶金学者として知られる材料科学者は、金属や合金に対する熱の影響を研究し、これらのプロセスを正しく実行する方法について正確な情報を提供します。

熱処理の一般的な形態には次のようなものがあります：

• 硬化。 金属を硬化させる場合、材料中の元素が溶液に変化する時点まで加熱する。 そして、構造の欠陥は、信頼性の高い溶液を作り、金属を強化することによって変換されます。 これにより、金属や合金の硬度が上がり、可鍛性が低くなります。
• 焼きなまし。 このプロセスは、銅、アルミニウム、銀、鋼、および真鍮などの金属に使用されます。 これらの材料はある温度まで加熱され、変態が起こるまでその温度に保たれ、その後ゆっくりと風乾される。 この工程により、金属は柔らかくなり、加工しやすくなり、骨折やクラックが発生しにくくなります。
• 焼戻し。 鉄系合金のように非常に硬く、もろい材料もある。 焼戻しをすることで脆さを減らし、金属を強くすることができる。 焼戻し工程では、金属を臨界点より低い温度に加熱して脆さを減らし、硬度を維持する。
• ケースハードニング。 材料の外側を硬化させ、内側は軟らかいままとする。 硬化させると材料がもろくなるため、耐久性のある摩耗層を維持しながら柔軟性を必要とする材料にケースハードニングが用いられる。
• 焼ならし。 焼なましと同様に、材料を臨界温度まで加熱し、変態が起こるまでこの温度を保つことにより、鋼をより靭性、延性に富んだものにする。

なぜ熱処理が重要か

金属、特に鉄を熱処理しなければ、飛行機からコンピュータまで、あらゆる金属部品が適切に機能しないか、そもそも存在しないかもしれません。 特に非鉄金属部品はずっと弱くなるでしょう。 アルミニウムやチタン合金、青銅や真鍮などは、熱処理によって強度を高めている。

熱処理された金属は、熱処理されていない金属よりも強いことが多いので、前もって処理することで腐食を防ぎ、高価な金属部品を後々、あるいは頻繁に交換する必要はありません。

Solutions from General Kinematics

General Kinematicsは、熱処理工程やその他の製造工程における生産性を改善、向上させるために最適な装置を提供します。 金属の熱処理には様々な工程がありますが、ジェネラル・キネマティクスはこの工程を支援し、製造の生産性を高めるために設計された装置を提供します。

コンベア

振動式スパイラルエレベーター SPIRA-FLOW™ は、長い搬送経路を必要とする熱処理に最適ですが、スペースをとらないようスパイラル状に凝縮しています。 Spiral-Flowは、スペースが限られている製造工場や、スペースの利用を最適化したい工場に最適な製品です。

ジェネラル・キネマティクスは、多数の熱処理ニーズに対応した幅広いコンベヤを追加で提供しています。

フィーダ

熱処理工程への材料供給は、産業用材料供給装置によって理想的に行われます。 ジェネラル・キネマティックスの2マス振動フィーダは、最も過酷で厳しい用途に耐えるように設計されています。 お客様のプロセスを円滑に進めるために、最も困難な材料負荷を引き受けることができるように装備されています。 GK フィーダは、オーダーメイドで設計されており、メンテナンスが不要なため、ダウンタイムが少なく、生産性が向上します。