熱処理炉を利用した試験について
ここでは熱処理炉の試験について紹介します。
熱処理炉を利用した試験とは？
熱処理炉試験の目的
熱処理炉試験は、焼成する材料の確認や焼成に必要な温度の検証に役立てられている方法です。管状炉・箱型炉・遠赤外線加熱炉といった試験用の炉を使い、試料の物質変化・耐熱性の評価が行われます。
熱処理炉は焼入れや焼戻しといった方法で材料の性質を変性させる炉ですが、炉のサイズ感や温度調整といった細かな部分も事前に確認しておかなければなりません。
焼成する材料を前もって用意し、試料として本番と同じ条件または条件を変更して検証することにより、根拠のある設定・熱処理炉が確定し、よりよい条件下で熱処理を行えるようになります。
熱処理炉試験の種類
熱処理炉の試験は、試験片（ワーク）を使って行われます。溶融試験、燃焼実験はいずれも物質変化のための試験です。プラスチックや金属といった素材を燃焼させて、燃焼や溶融の状況を確認する方法です。
発生ガス分析試験（EGA）は、高温の状態で発生する雰囲気・ガスの分析を行うなど、目的に合わせた試験を行います。熱処理炉を使用した「熱重量測定」は、TG試験とも呼ばれています。試料を決められた速度で加熱冷却、または一定の温度で保温した際の重量変化を測定する方法です。
鋼材に熱を加えたときに起こる脱炭現象の解析には脱炭試験が、試料が高熱の真空下でどのように変化するのかを確認する試験も実施されています。
熱処理炉を利用した試験の注意点
条件設定を考える
熱処理炉試験では、温度や炉の種類を変更しさまざまな条件下で試験が行えます。要望に沿って試験を実施するため、温度や水分量について細かく条件を定めておくと、試験までの流れがスムーズです。
結果を本番に活かす
試験結果が良好であればそのまま本番へ移れますが、良好ではない場合もあります。専門的なアドバイスを受けて、よりよい条件を設定したうえで再度試験を行い、本番に活かしましょう。
熱源の違いにも注目
熱処理炉では電気またはガスを使用して高温環境をつくります。どちらの熱源が適切かは、試料となるワークの素材やサイズ、目的によって異なります。
熱処理炉は試料のサイズや素材に合わせて選ぶのが基本ですが、熱源の切り替えに対応しているハイブリッド型も選べるため、メーカーに相談のうえ適切な炉を選びましょう。
電気とガスはどちらもエネルギーコストが生じるため、コストパフォーマンスの観点からも両方の熱源に注目し、比較検討することをおすすめします。
試験以外にも熱処理炉の基礎知識をチェックしよう
試験用の熱処理炉では、試料を本番と同じ環境でテストして変化や効果を確認できます。試作品開発や性能向上といった用途にも活用できるため、試験を効果的に活用したいところです。
当サイトでは、熱処理炉の基本的な事柄や注意したいリスクアセスメント、温度管理や火災事例などを取り上げています。以下のページも導入前の参考にしてください。
おすすめの熱処理炉メーカー3選
「日本工業炉協会」の正会員である工業炉メーカー112社のうち、熱処理炉を扱う62社を調査。
その中から、自動車業界、半導体業界、航空宇宙業界に必要な熱処理方法からメーカーを分類し、各社の熱処理炉の強みや特徴を紹介します。熱処理炉に求める効果から、自社に適した熱処理炉を選んでください。
の軽さと高強度を
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特化した炉を扱う
- 最大85℃の高水温で水冷することでアルミニウムやマグネシウムの歪みを減らしながら強度を高める熱処理が可能
- 冷却水を常にクリーンに保つことで不純物の付着を低減でき、素材本来の特性を保持しつつ品質の高い製品づくりに貢献
- 航空宇宙：AMS 米国航空宇宙規格に対応したT6熱処理炉を展開
- 半導体：半導体製造装置部品のT6熱処理に対応
- アルミニウム、マグネシウムのT6熱処理炉
- アルミニウム、マグネシウムの連続T6熱処理炉
耐摩耗性や耐疲労性を
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特化した炉を扱う
- 合金鋼やステンレスの窒化技術において特許を取得(※1)しており、耐食性を落とさずに耐疲労性や耐摩耗性を高める熱処理炉がある
- 60年にわたる表面熱処理の経験を基に、省エネと高精度を追求した独自技術の開発を通じて品質向上を支援
- 自動車・EV：自動車部品などの耐摩耗性・耐疲労性を高める表面熱処理に対応
- 半導体・産業機械：半導体設備や産業機械部品など幅広い用途の熱処理に対応
- 真空浸炭炉「ICBP NANO」
- 雰囲気制御式ガス窒化炉PCGNe
高温強度や耐食性を
高めたいなら
（https://www.daido.co.jp/）
特化した炉を扱う
- 航空宇宙業界などで使われる非鉄系金属に対して2000℃レベルの高温での真空熱処理ができる熱処理炉がある
- 独自の研究や開発を行っており、高温化で利用される金属に対する知見があることから高温強度や耐食性を高めるための技術提供ができる
- 半導体・電子部品：パワー半導体などに用いられる材料の超高温熱処理に対応
- 自動車・EV：モーターや電池関連など、自動車の電動化に関わる材料・部品の熱処理に対応
- ローラーハース式超高温連続熱処理炉 SHRH
- 急速ガス冷却式真空熱処理炉 QHS/QHN