CN107249909B - 中空稳定器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的中空稳定器的制造方法，包括对管材(1S)实施弯曲加工，来成形为具备有弯曲部(1c、1c)的产品形状的成形步骤，和对实施了弯曲加工的管材(1S)实施淬火的淬火步骤。本发明的中空稳定器的制造方法，其特征在于，在所述淬火步骤中，将钢管管材(1S)浸渍到冷却剂中，并向弯曲部(1c)的外面(1e)喷射冷却剂，来进行冷却处理。

Description

中空稳定器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种中空结构的中空稳定器的制造方法。
背景技术
汽车等车辆具备用于抑制车轮的上下偏移导致的车身侧倾的稳定器(稳定杆或防倾杆)。通常，稳定器由具备在车宽方向上延伸的扭转部和朝着车辆的前后方向弯曲成形的左右一对臂部并大致呈U字形的棒体构成。在车辆中，通过将各臂部的前端分别连接到车轮的悬架装置上、并将扭转部插入到固定在车身侧的衬套中，而在悬架在左右悬架装置之间的状态下支撑稳定器。
在行驶过程中，当车辆转弯或通过起伏不平的路面时，由于左右车轮的上下移动，会在左右悬架装置之间产生行程差。此时，向稳定器的各臂部分别输入各悬架装置间的行程差导致的负载(位移)，通过来自各臂部的负载(位移差)而将扭转部扭转，并产生试图恢复扭转变形的弹力。稳定器通过试图恢复该扭转变形的弹力，来控制左右车轮的上下位移差，提高车身的侧倾刚度，抑制车身的侧倾。
作为稳定器的形态，有具有实心结构的实心稳定器和具有中空结构的中空稳定器。实心稳定器具有机械强度优异、能够将制造成本也抑制得较低的特性。相对于此，中空稳定器与实心稳定器相比，虽然不容易确保机械强度，但是一种适于实现车辆的轻量化的形态。通常，作为中空稳定器的原材料，使用有缝钢管、无缝钢管、锻接钢管等。这些当中，有缝钢管的制造成本较低且量产性优异，所以较多用作中空稳定器的原材料。
中空稳定器多数通过如下方式制造：对这种钢管实施弯曲加工来赋形为产品形状，之后实施热处理。作为弯曲加工，是使用NC折弯机进行的冷弯曲加工、使用整体弯曲模型进行的热弯曲加工等根据钢管的厚度、外径来实施。另外，通常，作为热处理，是进行油淬或水淬和回火。或者，还有对冷弯曲加工过的钢管实行实施退火而不是淬火回火的轧制模型的步骤。然后，实施过热处理的钢管经过由喷丸硬化进行的表面加工处理、涂装处理等精加工处理来产品化。
近年来，在汽车等车辆中，通过电动机、二次电池的装配，车辆重量呈现大重量化的趋势。与此相伴，针对中空稳定器，为了对应更高的应力，要求机械强度、疲劳耐性等的进一步提高。一直以来，作为中空稳定器的原材料，使用管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)比较小、管厚度未满5.5mm左右、且尺寸精度、成形性良好的薄壁有缝钢管。但是，现在，通过将大径厚壁的有缝钢管热缩径轧制，针对各种外径，制造出了更厚壁的钢管。而且，通过扩大钢管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)的选择范围，也扩大了注重于机械强度的确保的中空稳定器的设计范围。
例如，在专利文献1中，作为一种提供低价高质量的钢管的技术，公开了壁厚度t和外径D的百分比为t/D≧20％的中空稳定器用有缝焊接钢管。另外，记载了壁厚度t和外径D的百分比为t/D≧20％的中空稳定器用有缝焊接钢管可以通过采用有缝焊接后缩径轧制的有缝焊接钢管来实现，通过用张力减径机热轧钢管来对钢管的外径进行缩径，其结果是，与轧制前相比可以增加t/D(参照第0009段)。
另外，在专利文献2中，作为一种获得稳定器的耐久性的技术，公开了一种中空稳定器的制造方法，其特征在于，进行缩管步骤，即在热或温的温度范围内对有缝钢管缩管而使壁厚度对外径的比率为18～35％，进行将缩管过的有缝钢管冷成形为稳定器形状的成形步骤，针对成形过的稳定器半成品进行热处理步骤，接着，进行对稳定器半成品投射丸粒的喷丸硬化，接着对稳定器半成品进行涂装。
[专利文献1]日本特开2004-009126号公报
[专利文献2]日本特开2002-331326号公报
发明内容
发明所要解决的课题
通常，在实际使用时，中空稳定器的弯曲部会同时产生较大的弯曲应力和扭转应力，是应力较高的部位。因此，弯曲部是中空稳定器中最希望强度、疲劳强度(耐久性)的提高的部位。另外，在对作为中空稳定器原材料的钢管实施淬火的制造方法中，有时会实施由通电加热进行的加热处理。中空稳定器的弯曲部在通电加热时，有时会发生电流密度增高、产生局部高温化的情况。另外，即使淬火时进行冷却，但弯曲部由于是凹状的，冷却速度很容易降低。因此，弯曲部有可能淬火不完全、硬度下降。
另外，在对钢管实施淬火时，有时在预先堵塞钢管的管端的开口后，将钢管浸渍到冷却剂中来进行冷却处理。因为两管端密封过的钢管从外面侧被冷却，所以内面侧与外面侧相比，淬火较差，很难确保硬度。因此，钢管的内面、尤其其中的弯曲部的内面比起中空稳定器的外面侧等，有更容易成为疲劳破坏的起点的趋势。
这样的话，管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)越大，在钢管的内面侧产生的淬火的恶化越明显。通常，已知对钢管的内面实施喷丸硬化来确保内面侧的硬度的方法，但这种方法中，工作量、制造成本会大幅增加，在制造步骤上很难兼顾淬火处理。因此，需要一种能够使钢管的弯曲部具有良好的淬火硬度的技术。
因此，本发明的目的是提供一种能够使作为中空稳定器的原材料的钢管的弯曲部具有良好的淬火硬度的中空稳定器的制造方法。
用于解决课题的方法
为了解决上述问题，本发明涉及的第一中空稳定器的制造方法，其中管状中空稳定器在车辆上具备并具备有在车宽方向上延伸的扭转部、在车辆的前后方向上延伸的臂部和用于连接所述扭转部与所述臂部的弯曲部，其特征在于：包括对作为中空稳定器的原材料的管材实施弯曲加工，来成形为具备有所述弯曲部的产品形状的成形步骤、和对实施了弯曲加工的所述管材实施淬火的淬火步骤；在所述淬火步骤中，将所述管材浸渍到冷却剂中，并向所述弯曲部的外面喷射冷却剂，来进行冷却处理。
另外，本发明涉及的第二中空稳定器的制造方法，其中管状中空稳定器在车辆上具备并具备有在车宽方向上延伸的扭转部、在车辆的前后方向上延伸的臂部和用于连接所述扭转部与所述臂部的弯曲部，其特征在于：包括对作为中空稳定器的原材料的管材实施弯曲加工，来成形为具备有所述弯曲部的产品形状的成形步骤、和对实施了弯曲加工的所述管材实施淬火的淬火步骤；在所述淬火步骤中，将所述管材浸渍到冷却剂中，并向所述管材的内部喷入冷却剂，来进行冷却处理。
根据本发明，可以提动一种能够使作为中空稳定器的原材料的钢管的弯曲部具有良好的淬火硬度的中空稳定器的制造方法。另外，根据这种制造方法，可以提供一种弯曲部的硬度提高、强度较高的轻量中空稳定器。
附图说明
图1A是表示连接在车辆具备的悬架装置上的中空稳定器的一个例子的立体图。
图1B是表示连接在车辆具备的悬架装置上的中空稳定器的一个例子的平面图。
图2是实心稳定器和等价尺寸的中空稳定器在重量、外面应力和内面应力方面的比较图。
图3是表示本发明的实施方式涉及的中空稳定器的制造方法的流程图。
图4是表示对弯曲成形过的管材的弯曲部的内侧从外面进行局部淬火的状态的俯视图。
图5是表示通过由内面喷射进行的淬火方法，对弯曲成形过的管材从内面进行局部淬火的状态的俯视图。
图6是表示通过由内面喷射进行的淬火方法，对弯曲成形过的管材从内面进行局部淬火的状态的另一个例子的俯视图。
图7是用硬度表示外面喷射的效果的图。
图8是通过疲劳试验表示水淬和由内面喷射进行的淬火的效果、以及与只有水淬的情况进行的比较的S-N图。
具体实施方式
首先，参照附图对通过本发明的实施方式涉及的中空稳定器的制造方法制造的中空稳定器进行说明。并且，对于各图中共通的部件，给予相同的符号进行表示，并省略重复的说明。
图1是表示中空稳定器的一个例子的图。图1A是连接在车辆具备的悬架装置上的中空稳定器的立体图。图1B是中空稳定器的平面图。
在本实施方式涉及的中空稳定器的制造方法中，可以制造出如图1A和图1B所示的车辆用中空稳定器1。中空稳定器1是一种采用中空钢管等成形的管状稳定器。中空稳定器1具备：在车宽方向上延伸的扭转部1a、以及在车辆的前后方向上延伸的左右一对臂部1b、1b。
中空稳定器1是如下结构：中空稳定器1具有在弯曲部1c、1c处分别弯曲并与左右一对臂部1b、1b相连的大致U字形的形状，其中弯曲部1c、1c对称地位于在车宽方向上延伸的扭转部1a的两端。并且，弯曲部1c具有2个以上。
中空稳定器1的扭转部1a的外径D为约10mm～约43mm，板厚度为约2mm～约10mm。后述t/D表示上述(板厚度t/外径D)。在各臂部1b、1b的前端具有作为安装部的板状连接部(螺栓孔部)1d、1d。连接部(螺栓孔部)1d、1d通过冲压加工形成为具有安装孔1d1、1d1的板状(扁平状)。
臂部1b、1b的前端的各连接部1d、1d经由稳定器连杆2、2分别连接到固定在未图示的车身上的左右一对悬架装置3、3上。在各悬架装置3的车轴部3a上安装未图示的车轮。悬架装置3具有压缩弹簧和液压减震器，用于通过内部摩擦、粘滞阻力减衰来自车轮的撞击、振动等以缓和传送到车身。
扭转部1a插入到固定在车身的未图示的横梁等处的橡胶制衬套4上，并悬挂在左右悬架装置3、3之间。通过这种结构，当左右车轮的上下移动使左右悬架装置3、3产生行程差时，位移导致的负载会从各悬架装置3、3传递到各臂部1b、1b，扭转部1a扭转变形。而且，扭转部1a会产生试图恢复该扭曲变形的弹力。中空稳定器1通过克服这种扭转变形的弹力，抑制车身的左右倾斜来提高侧倾刚度，使车辆行驶更稳定。
中空稳定器1以有缝钢管、SR(Stretch Reduce)管(热轧有缝钢管)、有缝拉制钢管等钢管为原材料。有缝钢管是钢板在热状态下通过轧辊成形为管筒状，作为管筒的长度方向接缝的宽度方向的端部通过电阻焊接合。而且，因为管筒的接缝上的外面焊缝是功能性障碍，所以通过切削加工将其除去。SR管是准备大径的有缝钢管，并进行高频加热。然后，通过由热拉深加工进行的成形，厚壁化为小径管，即制成了厚壁小径管的有缝钢管。另外，有缝拉制钢管是通过由插入插销进行的冷拉加工等来缩径作为主要材料的有缝钢管、SR管得到的钢管。通常，伴随有缝拉制钢管的拉制加工的截面积的减少率在30％以上45％以下左右的范围内。
例如，在外径为约12mm～约44mm、板厚度t为约2mm～约6.5mm的中空稳定器1中使用有缝钢管。是t/D＝0.09～0.22左右的中空稳定器1。另外，在外径为约12mm～约44mm、板厚度t为约2mm～约10mm的中空稳定器1中使用SR管。是t/D＝0.12～0.31左右的中空稳定器1。
图2是实心稳定器和等价尺寸的中空稳定器在重量、外面应力和内面应力方面的比较。横轴上取t(板厚度)/D(外径)，纵轴上取重量(实线)、外面应力(虚线)、内面应力(点划线)。图2中，以实心稳定器的情况为100％，表现了中空稳定器中重量、外面应力、内面应力如何变化。因此，实心稳定器的重量、外面应力是100％，实心稳定器因为没有内面且不发生内面应力，所以内面应力是0％。
对于重量，实心稳定器是100％，随着t/D降低(板厚度t变薄)，因为板厚度t的变化即是外径的变化，所以重量比呈2次函数降低。如果从实心稳定器变为t/D降低的中空稳定器，截面积减少，所以外面应力、内面应力有增加的趋势。
外面应力在从实心稳定器到t/D＝0.275以上的中空稳定器1之间相等，以t/D＝约0.275为界，随着t/D降低，外面应力增加。并且，如果是t/D＝约0.275的中空稳定器1，重量可以降低约20％。
对于内面应力，实心稳定器是0％，随着t(板厚度)减少(t/D降低)，截面积减少，内面应力增加。t/D为约0.275以下时的内面应力与外面应力相比，变化较大。t/D＝约0.18以下时，发生来自内面的疲劳破坏。t/D＝约0.18以下时，内面应力和外面应力同时急剧上升。那么，t/D＝约0.18以下时，内面硬度的提高更重要。
对于内面应力，实心稳定器是0％，随着t(板厚度)减少(t/D降低)，截面积减少，内面应力增加。t/D为约0.275以下时的内面应力与外面应力相比，变化较大。t/D＝约0.18以下时，发生来自内面的疲劳破坏。t/D＝约0.18以下时，内面应力和外面应力同时急剧上升。那么，t/D＝约0.18以下时，内面硬度的提高更重要。
从以上所述，可认为t/D＝约0.18以下时，内面应力和外面应力同时急剧上升，所以更需要内面侧和外面侧的硬度提高。另外，中空稳定器1中，由于t/D＝约0.18～0.275等的板厚度t变厚，如上所述，弯曲部1c的内侧的淬火有可能不完全。另一方面，t(板厚度)较厚接近实心的t/D＝0.275以上时，外面应力与实心时的情况相同，内面应力较低，所以可以不对内面应力管理。
如图1B所示，中空稳定器1具备的扭转部1a和臂部1b分别具有大致直管状的形状。另一方面，弯曲部1c具有在中空稳定器1的轴方向上具有曲率的弯曲形状。并且，本说明书中，弯曲部1c是指，如图1B中虚线所示，由大致直管状的扭转部1a和在中空稳定器1的轴方向上具有曲率的部位的界线、与大致直管状的臂部1b和在中空稳定器1的轴方向上具有曲率的部位的界线夹出的区域。因此，在中空稳定器1具有多段弯曲的产品形状的情况下，弯曲部1c具有一部分直管状的区间也无妨。
在中空稳定器1的实际使用时，对臂部1b的一端侧给予的负载由于与另一端侧连接，会发生弯曲应力和扭转应力，通常，该弯曲部1c是中空稳定器1中的最大主应力分布的区域。因此，可以说管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)在预定范围内时，提高中空稳定器1的疲劳强度的基础上，钢管的内面侧的硬度、特别是弯曲部1c的内面侧的硬度的确保很重要。
特别是，SR管的情况下，中空稳定器1的弯曲部1c、1c(参照图1A和图1B)的内侧可能不完全淬火。究其原因，认为在淬火时，是由厚壁化、在形状方面冷却剂很难接触导致的冷却速度降低造成的。淬火不完全时，对中空稳定器1的耐久性有不好的影响。
于是，本实施方式涉及的中空稳定器的制造方法中，对作为中空稳定器1的管材的钢管实施淬火时，向钢管喷射冷却剂，来进行冷却处理，提高弯曲部1c的外面还有内面的淬火，实现弯曲部1c的内侧的淬火硬度的提高。
图3是表示本发明的实施方式涉及的中空稳定器的制造方法的流程图。
图3所示的中空稳定器的制造方法包括如下：成形步骤S10、淬火步骤S20、回火步骤S30、管端加工步骤S40、表面加工步骤S50和涂装步骤S60。该制造方法中，通过依次经过这些步骤进行中空稳定器1的制造。
作为中空稳定器的原材料的管材的长度和外径能够根据所需的产品形状，成为适当的尺寸。如上所述，有缝钢管的情况下，采用如下范围：扭转部1a的外径为约12mm～约44mm，板厚度t为约2mm～约6.5mm。t/D＝0.09～0.22左右。SR管的情况下，例如可采用如下范围：扭转部1a的外径为约12mm～约44mm，板厚度为约2mm～约10mm。t/D＝0.12～0.31左右。
中空稳定器1的管材优选管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上。弯曲成形时，管材弯曲，有如下趋势：管材的弯曲外侧在弯曲方向上被拉伸，管厚度(t)变薄，另一方面，弯曲内侧在弯曲方向上被压缩，管厚度(t)变厚。管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上的话，这样管材的截面形状扁平化较少，所以可以优选用作原材料。
中空稳定器1的管材可以是锰硼钢、弹簧钢等适当的材料。这些当中优选的材料是锰硼钢。锰硼钢的碳(C)含量优选为0.20质量％以上且0.35质量％以下。通过使碳含量为0.20质量％以上，可以确保良好的强度、硬度。另外，通过使碳含量为0.35质量％以下，可以确保良好的成形性、有缝钢管制造时的焊接性。
成形步骤S10是，对作为中空稳定器的原材料的管材实施弯曲加工，来成形为具备有弯曲部的产品形状的步骤。该步骤中，通过弯曲管材，形成左右一对弯曲部1c、1c，并近似赋形为扭转部1a和臂部1b通过各弯曲部1c连接的产品形状。管材的焊接部的余高可以是只除去管材的外面侧，也可以是外面侧和内面侧都除去。并且，弯曲加工能够根据所需的产品形状在多个部位实施、以形成多个弯曲部1c。
管材的成形通过弯曲加工进行。另外，弯曲加工可以是使用整体弯曲模型的模型成形、以及使用折弯机的弯曲成形中的任意一个。特别优选为使用整体弯曲模型的模型成形。通常，在使用整体弯曲模型的模型成形中，具有管材的弯曲外侧分别被拉向两管端侧，弯曲部1c的截面形状扁平化的趋势。但是，管材的管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上的话，扁平化的可能性较低，所以能够使用整体弯曲模型实施集中的多段弯曲的情况较多。
作为弯曲加工中的加热方法，可以利用由加热炉进行的加热、通电加热、高频感应加热等适当的方法。通电加热通过快速加热，可以在抑制脱碳的同时对管材进行加热处理。因此，优选采用通电加热。模型成形中的加热温度优选为约900℃以上且约1200℃以下。该温度下的模型成形的加工性好，量产性也高。另一方面，在720℃以下进行弯曲加工时，除模型成形以外，也可以是使用折弯机的弯曲成形。
淬火步骤S20是对实施了弯曲加工的管材实施淬火的步骤。该步骤中，详细来说，对通过加热处理奥氏体化的钢管，使用液体冷却剂，以下部临界冷却速度以上的速度进行冷却处理。
管材的加热处理可以通过由加热炉进行的加热、通电加热、高频感应加热等适当的方法进行。这些当中特别优选的方法是通电加热。例如，可以通过分别在管材的两端连接兼作为电极的夹具，对管材的两端间通电进行通电加热。通电加热能够在低廉的处理设备中实施，能够快速加热，所以适于实现良好的生产性。另外，可以快速且在长度方向上均匀地使管材升温，所以在可以将脱碳、热变形抑制在较低程度这一点上是有效的。并且，成形步骤S10中，进行使用整体弯曲模型的热弯曲加工可以是进行管材的加热处理作为弯曲加工的前一步骤的步骤。
管材的加热处理可以一并使用渗碳剂来进行。即，淬火过程S20中，也能够对管材实施渗碳淬火。渗碳淬火可以只对管材的外面、或管材的内面、或外面和内面中的双方实施。作为渗碳法，可以使用固体渗碳法、气体渗碳法和液体渗碳法中的任意一种。作为固体渗碳法，对木炭或骨炭使用碳酸钡(BaCO3)等渗碳促进剂。气体渗碳法是使用含C的天然气等气体，在炉中混合空气使其不完全燃烧，再加热进行的。液体渗碳法是在将NaCN等作为主要成分的盐浴中加热进行的。
实施渗碳淬火时，管材的厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)优选为0.10以上且未满0.275，更优选为0.10以上且未满0.18。通过在这种对内面侧的淬火硬度的要求变高的比值(t/D)的范围中，实施渗碳淬火的方式，可以在实现表面有预定的硬度的中空稳定器1时，避免对疲劳强度的提高没有帮助的不必要的渗碳淬火的实施。另外，不论管材的材质，均可以肯定后述淬火处理中的淬火效果。另一方面，管材的厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.275以上时，可以不对管材的内面实施渗碳淬火。
管材的冷却处理(淬火处理)可以通过水淬、水溶液淬火、盐水淬火、油淬等使用液体冷却剂的适当的方法进行。水淬是使用水作为冷却剂的方法。水温可以为0℃以上且100℃以下左右，优选为5℃以上且40℃以下的温度范围。水溶液淬火(聚合物淬火)是使用添加过高分子聚合物的水溶液作为冷却剂的方法。作为高分子聚合物，可以使用例如聚亚烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮等各种高分子聚合物。盐水淬火是使用添加过氯化钠等盐类的水溶液作为冷却剂的方法。
冷却处理可以根据管材的材质、管厚度(t)、外径(D)等实施，以达到适当的冷却速度。特别优选的冷却处理是进行水淬。这是因为水淬时，可以降低使用过的冷却剂的废弃物成本、冷却剂导致的环境负荷。另外，在冷却剂自身的处理、淬火后管材中冷却剂的除去等也可以较简单地进行这一点上是有利的。
图4是表示对弯曲成形过的管材的弯曲部的内侧从外面进行局部淬火的状态的俯视图。
淬火过程S20中，如图4所示，将弯曲加工过的管材1S导入未图示的充满冷却剂的淬火槽中，浸渍到淬火槽中的冷却剂中实施淬火。图4中，表示了待淬火处理的管材1S被固定到淬火治具J上、整个淬火治具J被投入到淬火槽中的状态。管材1S在两管端1s1、1s2的开口未堵塞的状态下，整体浸渍到冷却剂中。因此，管材1S的外面1e的大部分和管材1S的内面1f均为接触到冷却剂的状态。并且，图4中，管材1S的透视截面通过虚线示出，淬火治具J的大概的形状通过2点划线示出为矩形。
如图4所示，淬火夹具J具备有夹子c1、c2、c3、c4和支撑部j1、j2。淬火夹具J支撑待淬火处理的管材1S，较容易地输送淬火槽的槽内和槽外之间的管材1S。淬火夹具J可具有在充满淬火槽的冷却剂中，使管材1S摇动的功能。
淬火夹具J可以是具备有例如板状、拼接板状、板条状等适当形态的本体的结构。另外，可以是能支撑待淬火处理的管材1S的适当的大小。淬火夹具J可以与未图示的可动机构等连接，在淬火槽的槽内和槽外之间插脱自由，以将固定在淬火槽的槽外的管材1S转送到淬火槽的槽内。另外，淬火夹具J可以通过未图示的可动机构等，在单轴方向或其他轴(原文可能是多轴)方向上往返自由运动，以使管材1S在冷却剂中能够摇动。摇动速度优选为220mm/sec以上，更优选为350mm/sec以上。摇动速度的上限虽然也根据管材1S的固定状态、冷却剂的振动状态等，但优选为650mm/sec以下左右。
夹子c1、c2、c3、c4固定在淬火夹具J上，可自由拆装地握持住待淬火处理的管材1S。在图4中，在扭转部1a上具备4个夹子c1、c2、c3、c4，但作为替代，也能够设置适当的个数、配置。但是，夹子c1、c2、c3、c4优选的是设置在固定管材1S的直管状部分、即扭转部1a和臂部1c中的至少一个的位置上，更优选的是设置在只固定扭转部1a的位置上，以防止管材1S的热变形。另外，管材1S的外面中与夹子c1、c2、c3、c4相接的被拘束部1h(参照图1B)因为与冷却剂的接触恶化、冷却速度降低，所以优选设置于在远离弯曲部1c的区间握持的位置上。
支撑部j1、j2是支撑待淬火处理的管材1S的部位。支撑部j1、j2例如由基座等构成，固定设置在淬火夹具J上，以相对淬火夹具J具有高度。在图4中，在臂部1b的管端1s1、1s2侧具备支撑部j1、j2，但作为替代，也能够设置适当的个数、配置。但是，将夹子c1、c2、c3、c4设置在握持扭转部1a的位置上时，优选为至少设置在握持臂部1b的位置上。
本实施方式涉及的中空稳定器的制造方法中，淬火步骤S20中，对浸渍到冷却剂中的管材1S的弯曲部1c、1c的内侧1c1、1c2的各外面1e实施冷却处理，即连续喷射(外面喷射)冷却剂的喷射流、即喷射水流。冷却剂的喷射可以通过图4所示的冷却剂喷射工具(n1、h1、p1、n2、h2、p2)进行。来自冷却剂喷射工具的冷却剂的喷射优选为将管材1S浸渍到淬火槽中的同时快速开始，优选为至少达到Ms相变点为止。
冷却剂喷射工具具备有喷嘴(n1、n2)、软管(h1、h2)和小型潜水泵(p1、p2)。如图4所示，冷却剂喷射工具分别配置在待淬火处理的管材1S的两管端1s1、1s2。冷却剂喷射工具优选为在冷却处理期间，相对待淬火处理的管材1S的位置是固定的。因此，在冷却剂中摇动管材1S时，为了冷却剂喷射工具也同步，例如可以固定在淬火夹具J上，也可以与淬火夹具J整体设置。
喷嘴n1、n2是喷出冷却剂的部位。如图4所示，优选的是，一边的喷嘴n1配置为与浸渍到冷却剂中的管材1S的一边的弯曲部1c的内侧1c1的外面1e相对，另一边的喷嘴n2配置为与另一边的弯曲部1c的内侧1c2的外面1e相对。在淬火步骤S20中实施通电加热时，管材1S的弯曲部1c的内侧1c1、1c2具有由于电流密度的集中而容易高温化的趋势。因此，若将冷却剂直接喷射到弯曲部1c、1c的弯曲内侧1c1、1c2的各外面1e上，在高效提高冷却速度这一点上是有利的。
软管h1、h2通过泵p1、p2连接喷嘴n1、n2和未图示的冷却剂供给源。软管h1优选为由橡胶制、树脂制、金属制例如不锈钢(SUS)做成的蛇纹管结构的挠性管构成，若具有可挠性、防锈性等、可以顺畅地长时间供给冷却剂的水的功能的话，并不特别限定。软管h1、h2形成从冷却剂供给源到泵p1、p2的流过冷却剂的流路。作为冷却剂供给源，可以利用充满冷却剂的淬火槽自身、储存向淬火槽供给的冷却剂的冷却剂储槽等。即软管h1、h2可以是与淬火槽的槽内连通、从喷嘴n1、n2循环喷射淬火槽内的冷却剂的形态，软管h1、h2也可以是与冷却剂储槽等连通、从喷嘴n1、n2喷射从淬火槽外新供给的冷却剂的形态。
通过用以上冷却剂喷射工具(n1、h1、p1、n2、h2、p2)实施冷却处理，即向浸渍到冷却剂中的管材1S的弯曲部1c的弯曲内侧1c1、1c2的各外面1e喷射冷却剂，可以增大管材1S的弯曲部1c的弯曲内侧1c1、1c2的各外面1e和弯曲部1c附近的冷却剂之间的传热率。因此，能够进一步提高管材1S的弯曲部1c的冷却速度。其结果是，不仅对于中空稳定器1的弯曲部1c的外面1e，而且对于内面1f，均可以提高马氏体形成率。而且，通过确保弯曲部1c的外面1e和内面1f的硬度，可以制造疲劳耐久性良好的中空稳定器1。由冷却剂喷射工具进行的外面喷射的流量期望为喷射流量8.5升/min以上，流速2000mm/sec以上。
回火步骤S30是对实施过淬火的管材实施回火的步骤。该步骤中，详细来说，在将管材加热处理到AC1相变点以下的预定温度后，进行适当的冷却处理。管材的加热处理可以通过由加热炉进行的加热、通电加热、高频感应加热等适当的方法进行。回火温度根据所需的产品规格可以为适当的温度，但是，通常，优选为200℃以上且未满400℃，更优选为200℃以上且290℃以下，进一步优选为230℃以上且270℃以下。另一方面，管材的冷却处理可以通过水冷、空冷等适当的方法和时间进行。并且，根据待制造的中空稳定器1的材质、产品规格，回火步骤S30是能够省略实施的。
管端加工步骤S40是对管材实施管端加工来形成连接部的步骤。该步骤中，例如，通过由冲压进行的压缩加工对弯曲成形过的管材的末端塑性变形、形成扁平状后，用开孔模型开孔。从而形成连接部1d、1d，该连接部在弯曲成形过的管材的末端分别具有安装孔1d1、1d1。并且，连接部1d、1d的形态、形成方法没有特别限制。
表面加工步骤S50是对管材的外面实施喷丸硬化的步骤。喷丸硬化可以在约900℃以下和在约720℃以下的任一温度中进行，也可以改变粒径、投射速度等条件，反复进行多次。通过实施喷丸硬化，可以对中空稳定器1的表面给予压缩残余应力，在提高疲劳强度、耐磨性的同时，防止应变失效裂纹、应力腐蚀破裂等。喷丸硬化对t/D＝约0.18以下的中空稳定器1的耐久性提高等是有效的。并且，根据中空稳定器1的材质、铲平规格，表面加工步骤S50是能够省略实施的。
涂装步骤S60是对管材的表面实施涂装的步骤。该步骤中，因为对管材进行涂装处理，所以首先进行表面清洁、表面处理。对管材的表面实施除去油脂、异物等除去处理、基底处理等各种预处理。作为基底处理，例如可以形成磷酸锌、磷酸铁等的涂层。然后，对管材进行使用涂料的涂装。作为涂料，优选使用粉末涂料，例如，可以适当地使用环氧树脂制的粉末涂料。作为涂装方法，例如可以使用为了在中空稳定器1的表面形成厚50μm以上左右的涂层而进行涂料喷射的方法、涂料浸泡的方法。使用粉末涂料时，用于烧制的加热处理可以通过由加热炉进行的加热和红外线加热中的任意一个进行。作为涂装处理，可以实施电沉积涂装、溶剂涂装等。
经过以上步骤，可以制造中空稳定器1。制造的中空稳定器1中，由于在淬火步骤S20中，对管材的弯曲部1c实施冷却速度变高的淬火处理，所以不仅对于弯曲部1c的外面1e，而且对于内面1f，均实现了近似目标硬度的高淬火硬度。因此，根据本实施方式涉及的中空稳定器的制造方法，可以制造疲劳耐久性良好的中空稳定器1。
接着，对本发明的其他实施方式涉及的中空稳定器的制造方法进行说明。
图5是表示通过由内面喷射进行的淬火方法，对弯曲成形过的管材从内面进行淬火的状态的俯视图。
该中空稳定器的制造方法中，在淬火步骤S20中，代替向管材1S的弯曲部1c、1c的内侧1c1、1c2的各外面喷射冷却剂的冷却处理(参照图4)，采用将管材1S浸渍到冷却剂中并向管材1S的内部喷入(内面喷射)冷却剂的冷却处理(参照图5)。冷却剂的喷入可以通过图5所示的冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)进行。冷却剂的喷入优选为将管材1S浸渍到淬火槽中的同时快速开始，优选为至少达到Ms相变点为止。另外，从抑制管材1S的外面和内面的冷却速度差的观点看，优选为向管材1S的内部喷入冷却剂并摇动管材1S。
该制造方法中，中空稳定器1的管材优选为管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上，更优选为0.25以上且未满0.275。若管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上，可以适当的使用作为如上所述的原材料。一方面，若管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为未满0.275，中空稳定器1的内面侧发生的应力(主应力)变高，相对于以每种材料的理想硬度为目标实施淬火的外面侧，发生更近似的内面应力(参照图2)。因此，这种情况下，若应用向管材1S的内部喷入冷却剂的冷却处理，在可以提高内面侧的淬火这一点上是有利的。另一方面，对于管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.275以上的钢管，针对中空稳定器的疲劳耐久性，内面侧的硬度的帮助较低，所以可以不应用向管材1S的内部喷入冷却剂的冷却处理。
如图5所示，冷却剂喷入工具具备有喷嘴(n3、n4)、软管(h3、h4)和小型潜水泵(p3、p4)。冷却剂喷射工具分别配置在待淬火处理的管材1S的两管端1s1、1s2。冷却剂喷入工具优选为在冷却处理期间，相对待淬火处理的管材1S的位置是固定的。因此，在冷却剂中摇动管材1S时，为了冷却剂喷入工具也同步，例如可以固定在淬火夹具J上，也可以与淬火夹具J整体设置。
喷嘴n3、n4是喷出冷却剂的部位。喷嘴n3、n4分别接近浸渍到冷却剂中的管材1S的两管端1s1、1s2，并与两管端1s1、1s2的开口大致同心配置。如图5所示，为了确保在管材1S的内部和淬火槽之间冷却剂的出入自由，喷嘴n3、n4的前端配置在稍微远离管端1s1、1s2的位置上。并且，冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)具备的其他结构可以是与冷却剂喷射工具((n1、h1、p1、n2、h2、p2)中的结构相同。
通过以上冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)实施向浸渍到冷却剂中的管材1S的内部喷入冷却剂的冷却处理，从一边的喷嘴n3高压喷射出的冷却剂被从管材1S的一边的管端1s1、1s2喷入内部(图5的白色箭头β1、β2)。然后，流过管材1S的内部后，从管端1s1、1s2排出(图5的箭头β3、β4)。通过这样做，能够增大管材1S的内面1f和流过管材1S的内部的冷却剂之间的传热率，将管材1S的内面侧的冷却速度提高到与外面侧相近的水平，其中外面侧进行以理想硬度为目标的冷却。其结果是，对于中空稳定器1的内面1f，特别是弯曲部1c、1c的内面1f1、1f2、被拘束部1h的内面1f，可以提高马氏体形成率。而且，通过确保中空稳定器1的内面1f的硬度，可以制造疲劳耐久性良好的中空稳定器。由冷却剂喷入工具进行的内面喷射的流量虽然也根据管材1S的内径、臂部1b的长度、弯曲部1c的形状等，但期望为喷射流量8.5升/min以上，流速2000mm/sec以上。
配置在管材1S的两管端1s1、1s2的各冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)优选设定为，从喷嘴n3、n4喷射出的冷却剂流在管材1S的内部中心附近的流速变高。通过使冷却剂喷射到弯曲部1c、1c的内面1f1、1f2附近(图5的白色箭头β10、β20)，如图5的箭头所示，可以从管材1S的两管端1s1、1s2的周壁侧高效排出冷却剂(图5的箭头β3、β4)。通过用配置在管材1S的两管端1s1、1s2附近的各冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)从管材1S的两管端1s1、1s2喷入冷却剂，可以抑制沿管材1S的轴方向产生的热变形。
配置在管材1S的两管端1s1、1s2的各冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)可以从两管端1s1、1s2同时喷入冷却剂，也可以交互喷入。通过从两管端1s1、1s2同时喷入冷却剂，可以使管材1S的内面1f，特别是左右一对弯曲部1c、1c的内面1f1、1f2的冷却速度均匀且高速。另一方面，若以适当的喷射间隔从两管端1s1、1s2交互喷入冷却剂，可以一边提高钢管的弯曲部1c、1c的内面1f1、1f2的冷却速度，一边抑制升温过的冷却剂滞留在扭转部1a的中央附近，所以容易提高遍及管材1S的两管端1s1、1s2的轴方向上的冷却速度的均匀性。
接着，对本发明的变形例涉及的中空稳定器的制造方法进行说明。
图6是表示通过由内面喷射进行的淬火方法，对弯曲成形过的管材从内面进行局部淬火的状态的另一个例子的俯视图。
所述其他实施方式涉及的中空稳定器的制造方法中，用于淬火步骤S20中的冷却处理的冷却剂喷入工具(n3、h3、p3、n4、h4、p4)配置在待淬火处理的管材1S的两管端1s1、1s2，从两管端1s1、1s2向管材1S的内部喷入冷却剂(参照图5)。但是，作为替代，如图6所示，也可以采用如下方法：只将冷却剂喷入工具(n5、h5、p5)配置在管材1S的一边的管端1s1，使冷却剂在一个方向上流过管材1S的内部。
如图6所示，冷却剂喷入工具具备有喷嘴n5、软管h5和小型潜水泵p5。并且，冷却剂喷入工具(n5、h5、p5)具备的其他结构可以是与冷却剂喷入工具((n3、h3、p3、n4、h4、p4)中的结构相同。冷却剂喷入工具(n5、h5、p5)只配置在待淬火处理的管材1S的一边的管端1s1。而且，另一边的管端1s2，配置设有喷射保护g1。
喷射保护g1覆盖固定在淬火夹具J上的管材1S的管端1s2。喷射保护g1设置为大于管材1S的外径，以使其内面远离管材1S。喷入到管材1S的内部的冷却剂从管端1s2排出时撞击喷射保护g1，起到使排出的喷射水流的流速缓和流动的作用。
通过以上冷却剂喷入工具(n5、h5、p5)实施向浸渍到冷却剂中的管材1S喷入冷却剂的冷却处理，从一边的喷嘴n5高压喷射的冷却剂被从管材1S的一边的管端1s1喷入内部(图6的白色箭头β5)。然后，流过管材1S的内部后，从另一边的管端1s2排出(图6的箭头β6)。通过这样做，能够增大管材1S的内面1f和流过管材1S的内部的冷却剂之间的传热率，将管材1S的内面侧的冷却速度提高到与外面侧相近的水平，其中外面侧进行以理想硬度为目标的冷却。其结果是，对于中空稳定器1的内面1f，特别是弯曲部1c、1c的内面1f1、1f2、被拘束部1h的内面1f，可以提高马氏体形成率。而且，通过确保中空稳定器1的内面1f的硬度，可以制造疲劳耐久性良好的中空稳定器。
以上其他的实施方式涉及的中空稳定器的制造方法中，由使用冷却剂喷入工具的内面喷射进行的冷却处理也能够与所述由使用冷却剂喷射工具的外面喷射进行的冷却处理一并进行。即，淬火步骤S20中，也能够将管材浸渍到冷却剂中，向管材的内部喷入冷却剂，并向弯曲部的外面喷射冷却剂，来进行冷却处理。另外，这时，冷却剂喷入工具可以只配置在待淬火处理的管材的一端侧，也可以配置在管材的两端侧。并且，对于不向管材的内部喷入冷却剂，而向弯曲部的外面喷射冷却剂来进行冷却处理的方式，管端加工步骤S40中进行的连接部1d的形成也可以在成形步骤S10中进行。
实施例
以下，虽然采用本发明的实施例对本发明进行了更详细说明，但本发明的技术范围并不限定于此。
[实施例1]
作为实施例1，实施以下方式的中空稳定器的制造方法：将作为中空稳定器的原材料的管材浸渍到冷却剂中，并向弯曲部的外面喷射冷却剂，来进行冷却处理。然后，进行对于制造出的中空稳定器的弯曲部中的硬度分布的评价。并且，在实施例1中，评价多个试验材料(实施例1-1、实施例1-2)，该试验材料以管厚度(t)为7.5mm、外径(D)为30mm、管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.25的SR钢管为原材料。
[比较例1]
作为比较例1，实施以下中空稳定器的制造方法：除不向作为中空稳定器的原材料的管材的弯曲部的外面喷射冷却剂、并进行冷却处理这一点之外，与实施例1相同。然后，作为实施例1的对照，进行制造出的中空稳定器的评价。并且，在比较例1中，与实施例1相同，评价多个试验材料(比较例1-1、比较例1-2)，该试验材料以管厚度(t)为7.5mm、外径(D)为30mm、管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.25的SR钢管为原材料。
图7是用硬度表示外面喷射的结果的图。
在图7中，横轴表示距弯曲部的弯曲内侧的外表面的距离(深度)(mm)，纵轴表示试验力300gf中的维氏硬度(HV)。粗实线是比较例1-1涉及的中空稳定器中的测定值，细实线是比较例1-2涉及的中空稳定器中的测定值，粗虚线是实施例1-1涉及的中空稳定器中的测定值，细虚线是实施例1-2涉及的中空稳定器中的测定值。另外，图7中，一并表示了换算成洛氏硬度HRC40和HRC43的基准线。
如图7所示，可知，淬火步骤S20中，实施例1-1和实施例1-2涉及的中空稳定器与比较例1-1和比较例1-2涉及的中空稳定器相比，弯曲部的淬火硬度被提高。另外，可以确认，遍及距外表面的深度方向的硬度分布的均匀性比较好。因此，我们认为，对于向弯曲部的外面喷射冷却剂来进行冷却处理的方式的中空稳定器的制造方法，若考虑实际应用时应力的集中等，对疲劳耐久性的提高是有利的。
[实施例2]
作为实施例2，实施以下方式的中空稳定器的制造方法：将作为中空稳定器的原材料的管材浸渍到冷却剂中，并向钢管的内部喷入冷却剂，来进行冷却处理。然后，进行对于制造出的中空稳定器的疲劳耐久性的评价。并且，如图5所示，冷却剂向管材中的喷入由从待淬火处理的管材的两端进行的方法进行。作为中空稳定器的原材料，采用管厚度(t)为7.5mm、外径(D)为30.0mm、管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.25的SR钢管。
[比较例2]
作为比较例2，实施以下中空稳定器的制造方法：除不向作为中空稳定器的原材料的管材的内部喷入冷却剂就进行冷却处理这一点之外，与实施例2相同。然后，作为实施例2的对照，进行制造出的中空稳定器的评价。
图8是通过疲劳试验表示水淬和由内面喷射进行的淬火的效果、以及与只有水淬的情况进行的比较的S-N图。
图8中，对于经过现有的冷却处理的中空稳定器产品，点划线表示维伯尔分布下求得50％的累计破损概率的平均值的结果，虚线表示维伯尔分布下求得10％的累计破损概率的平均值的结果。▲线是比较例2涉及的中空稳定器的测定值，△线是实施例2涉及的中空稳定器的测定值。
如图8所示，可以确认，实施例2涉及的中空稳定器中，尽管将管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.25、较大的SR钢管作为原材料，但是与比较例2涉及的中空稳定器相比，疲劳耐久性提高，能够将破损概率抑制在较低水平。因此，我们认为，向管材的内部喷入冷却剂来进行冷却处理的方式的中空稳定器的制造方法对疲劳耐久性的提高是有利的。
附图标记的说明
1 稳定器
1a 扭转部
1b 臂部
1c 连接部
1e 外面
1f 内面
1h 被拘束部
2 稳定器连杆
3 悬架装置
3a 车轴部
4 衬套
c1、c2、c3、c4 夹子(拘束部)
j1、j2 支撑部
n1、n2 喷嘴(冷却剂喷射工具)
h1、h2 软管(冷却剂喷射工具)
p1、p2 小型潜水泵(冷却剂喷射工具)
J 淬火夹具
S10 加热步骤
S20 成形步骤
S30 淬火步骤
S40 回火步骤
S50 管端加工步骤
S60 表面加工步骤
S70 涂装步骤

Claims (8)

1.一种中空稳定器的制造方法，其中中空稳定器为管状，在车辆上具备并具备有在车宽方向上延伸的扭转部、在车辆的前后方向上延伸的臂部和用于连接所述扭转部与所述臂部的弯曲部，其特征在于：
包括对作为中空稳定器的原材料的管材实施弯曲加工，来成形为具备有所述弯曲部的产品形状的成形步骤、和对实施了弯曲加工的所述管材实施淬火的淬火步骤；
在所述淬火步骤中，将所述管材浸渍到冷却剂中，并将喷嘴对准所述弯曲部的弯曲内侧的外面，从所述喷嘴向所述弯曲部的弯曲内侧的外面喷射冷却剂，且不向所述弯曲部的弯曲外侧的外面喷射冷却剂，来进行冷却处理。
2.如权利要求1所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
所述管材的管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上。
3.如权利要求1所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
在所述淬火步骤中，将所述管材浸渍到冷却剂中，向所述管材的内部喷入冷却剂，并向所述弯曲部的外面喷射冷却剂，来进行冷却处理。
4.如权利要求1所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
进一步包括对实施了淬火的所述管材实施回火的回火步骤。
5.如权利要求4所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
进一步包括对实施了回火的所述管材的外面实施喷丸硬化的表面加工步骤。
6.如权利要求1所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
在所述成形步骤中，对所述加热过的管材实施采用整体弯曲模型的弯曲加工。
7.如权利要求1所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
在所述淬火步骤中，实施渗碳淬火。
8.如权利要求7所述的中空稳定器的制造方法，其特征在于：
所述管材的管厚度(t)和外径(D)的比值(t/D)为0.10以上且未满0.18。
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