CN107428220A - 中空稳定器 - Google Patents

中空稳定器 Download PDF

Info

Publication number
CN107428220A
CN107428220A CN201680017784.6A CN201680017784A CN107428220A CN 107428220 A CN107428220 A CN 107428220A CN 201680017784 A CN201680017784 A CN 201680017784A CN 107428220 A CN107428220 A CN 107428220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow stabilizer
hollow
quenching
stabilizer
bending section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680017784.6A
Other languages
English (en)
Inventor
若林丰
高桥研
菅原正人
冈田秀树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to CN201911166838.7A priority Critical patent/CN110978934B/zh
Publication of CN107428220A publication Critical patent/CN107428220A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G21/00Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces
    • B60G21/02Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected
    • B60G21/04Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically
    • B60G21/05Interconnection systems for two or more resiliently-suspended wheels, e.g. for stabilising a vehicle body with respect to acceleration, deceleration or centrifugal forces permanently interconnected mechanically between wheels on the same axle but on different sides of the vehicle, i.e. the left and right wheel suspensions being interconnected
    • B60G21/055Stabiliser bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/88Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/16Auxiliary equipment, e.g. for heating or cooling of bends
    • B21D7/165Cooling equipment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/667Quenching devices for spray quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085Cooling or quenching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/012Hollow or tubular elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/40Constructional features of dampers and/or springs
    • B60G2206/42Springs
    • B60G2206/427Stabiliser bars or tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70Materials used in suspensions
    • B60G2206/72Steel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70Materials used in suspensions
    • B60G2206/72Steel
    • B60G2206/724Wires, bars or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/80Manufacturing procedures
    • B60G2206/81Shaping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/80Manufacturing procedures
    • B60G2206/84Hardening
    • B60G2206/8402Quenching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/72Cooling or warming means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article
    • C21D2221/10Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively

Abstract

本发明的管状的中空稳定器(1),设置在车辆上,该中空稳定器具备:扭转部(1a),在车宽方向上延伸;臂部(1b),在车辆的前后方向上延伸;以及弯曲部(1c,1c),用于连接扭转部(1a)与臂部(1b),其特征在于:相对于臂部(1b)的外表面(1e)的硬度,弯曲部(1c,1c)的弯曲内侧(1c1,1c2)的外表面(1e)的硬度为其70%以上。

Description

中空稳定器
技术领域
本发明涉及一种中空结构的中空稳定器。
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。
作为稳定器的形式,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优点。相对于此,中空稳定器与实心稳定器相比,虽然难以保证机械强度,但是已成为一种适用于实现车辆的轻量化的形式。作为中空稳定器的坯料,通常使用电焊钢管、无缝钢管、锻接钢管。在这些材料中,电焊钢管由于制造成本较低且适合大批量生产而多用作中空稳定器的坯料。
以往,作为稳定器的材料,通常采用S48C(JIS标准)等碳钢、抗拉强度等机械强度、耐疲劳性良好的SUP9(JIS标准)、SUP9A(JIS标准)等弹簧钢。中空稳定器多数通过如下方式制造:对弹簧钢实施弯曲加工来赋形为产品形状后,实施热处理。作为弯曲加工,使用NC折弯机进行的冷弯曲加工、使用总弯曲模具进行的热弯曲加工等是根据钢管的厚度和直径实施的。
作为热处理,是进行淬火处理和回火处理,淬火的方法以油淬为主流。然后,热处理过的管坯通常通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。
另外,作为本申请所涉及的文献已知发明有下述专利文献1、2。
例如,在专利文献1中,记载了板材厚度t与外径D的百分比t/D≥20%的用于中空稳定器的电焊焊接钢管是通过采用电焊焊接后减径轧制形成的电焊焊接钢管来实现的。
此外,在专利文献2中,作为获得稳定器的耐久性的技术,公开了如下的中空稳定器的制造方法:对电焊钢管在热加工或温加工的温度范围内进行减径,使板材厚度与外径的比例为18~35%,将减径后的电焊钢管成形为稳定器的形状,进行热处理工序、喷丸硬化、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
然而,以往稳定器的主流是具有实心结构的实心稳定器。但是,近年来,从提高燃料效率方面已迫切要求车辆的轻量化。因此,关于稳定器,正在要求轻量化,并广泛普及中空结构(管状)的中空稳定器。
但是,中空稳定器由于是中空结构,具有如下缺点:截面系数较低,弯曲刚度(EI)等降低,强度与实心结构的实心稳定器相比不利。
一方面,最近,随着混合动力汽车和电动汽车的出现,车辆上安装电动机,安装用于再生能源蓄电的二次电池,车辆向电气化发展,导致车辆重量有增加的趋势。
因此,有要求强度高且轻量化的中空稳定器的需求。
如上所述,中空结构的中空稳定器虽然是轻量的,但因为是中空的所以截面系数降低,与实心结构的实心稳定器相比强度降低。
此外,中空稳定器的弯曲部在淬火时,通电加热时由于凹形的原因导致电流密度较高,可能会发生局部温度过高的情况。此外,冷却时,由于弯曲部是凹形的,也容易造成冷却速度较低。因此,弯曲部有可能淬火不足,硬度降低。
另外,中空稳定器的弯曲部,同时发生较大的弯曲应力和扭转应力,是应力较高的部位。因此,弯曲部已成为中空稳定器中最期望提高强度、疲劳强度(耐久性)的部位。因此,增加中空稳定器的板材厚度时,进一步变得淬火不足。
另一方面,如上所述,实心结构的实心稳定器虽然截面系数高,强度高,但是存在重量增加的缺点。
本发明是鉴于上述实际情况而提出的,其目的是提供一种提高了弯曲部的硬度且强度较高的轻量型中空稳定器。
用于解决课题的方法
为了解决上述问题,根据本发明技术方案1的管状的中空稳定器,设置在车辆上,该中空稳定器具备:扭转部,在车宽方向上延伸;臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,其特征在于:相对于所述臂部的外表面的硬度,所述弯曲部的弯曲内侧的外表面硬度为其70%以上。
根据本发明技术方案1的中空稳定器,由于相对于臂部的外表面的硬度,弯曲部的弯曲内侧的外表面硬度为其70%以上,因此得到了疲劳耐久性较高的中空稳定器。
根据本发明技术方案2的管状的中空稳定器,设置在车辆上,该中空稳定器具备:扭转部,在车宽方向上延伸;臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,其中,对所述弯曲部的局部或者从内侧面进行了硬度提高处理。
根据本发明技术方案2的中空稳定器,由于对弯曲部的局部或者从内侧面进行了硬度提高处理,因此通过提高弯曲部的硬度能够抑制弯曲部处的疲劳断裂。
根据本发明技术方案6的管状的中空稳定器,设置在车辆上,该中空稳定器具备:扭转部,在车宽方向上延伸;臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,其中,对所述弯曲部的弯曲内侧的外表面实施了喷射冷却剂的淬火。
根据本发明技术方案6的中空稳定器,由于对弯曲部的弯曲内侧的外表面实施了喷射冷却剂的淬火,因此能够提高弯曲部的硬度并抑制弯曲部处的疲劳断裂。
根据本发明技术方案8的管状的中空稳定器,设置在车辆上,该中空稳定器具备:扭转部,在车宽方向上延伸;臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,其中,实施了对所述中空稳定器的内部喷入冷却剂的淬火。
根据本发明技术方案8的中空稳定器,由于实施了对中空稳定器的内部喷入冷却剂的淬火,因此能够提高弯曲部的弯曲内侧的硬度,并抑制疲劳断裂。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种提高了弯曲部的硬度且强度较高的轻量型中空稳定器。
附图说明
图1A是连接到设置在车辆上的悬架装置上的本发明的实施方式涉及的中空稳定器的立体图。
图1B是连接到设置在车辆上的悬架装置上的本发明的实施方式涉及的中空稳定器的平面图。
图2A是表示电焊钢管的横截面图。
图2B是表示SR管的横截面图。
图3是在重量、外表面应力、内表面应力方面比较实心稳定器与等价尺寸的中空稳定器的图。
图4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工序图。
图5A是表示弯曲成形的中空管管坯的水淬状态的俯视图。
图5B是表示从斜上方向观察在水淬时进行弯曲加工的中空管管坯的摆动状态的立体示意图。
图6A是比较未摆动中空管管坯时的洛氏硬度(HRC)的图。
图6B是比较摆动速度为220mm/sec时中空管管坯的洛氏硬度(HRC)的图。
图6C是比较摆动速度为500mm/sec时中空管管坯的洛氏硬度(HRC)的图。
图7是表示从外表面对弯曲成形的中空管管坯的弯曲部的内侧进行局部淬火的状态的俯视图。
图8是以硬度表示外表面射流效果的图。
图9是在350℃的回火温度下对在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形的钢种C进行回火,在350℃、400℃的回火温度下对在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形的钢种D进行回火,比较其耐久性的S-N线图。
图10是在250℃、300℃的回火温度下对在约720℃以下的温度下成形的钢种D进行淬火,比较其耐久性的S-N线图。
图11是表示以内表面射流淬火方法从内表面对弯曲成形的中空管管坯进行局部淬火的状态的俯视图。
图12是通过疲劳试验来表示对水淬及内表面射流淬火的效果与仅水淬时进行比较的S-N线图。
图13是表示其他实施例中以内表面射流淬火方法从内表面对弯曲成形的中空管管坯进行淬火的状态的俯视图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式涉及的中空稳定器进行说明。另外,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1A是连接到设置在车辆上的悬架装置上的本发明的实施方式涉及的中空稳定器的立体图。图1B是连接到设置在车辆上的悬架装置上的本发明的实施方式涉及的中空稳定器的平面图。
实施方式涉及的中空稳定器1是使用中空的钢管等成形的管状中空稳定器。
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具有在弯曲部1c、1c(在图1B中以虚线表示)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。
另外,弯曲部1c可以被配置为具有2个以上。
中空稳定器1的扭转部1a的外径D为约10mm~约43mm,板材厚度t为约2mm~约10mm。后述的t/D示出了上述(板材厚度t/外径D)。
在各臂部1b、1b的前端具有作为安装部的平板状连接部(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的平板状(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上安装有未图示的车轮。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、粘性阻力减衰来自车轮的冲击、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,以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,位移导致的载荷会从各悬架装置3、3传递到各臂部1b、1b,扭转部1a扭转变形。然后,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,来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使用锰硼钢。
<中空稳定器1的管坯>
在中空稳定器1中使用的中空管使用电焊钢管、SR(Stretch Reduce)管(热轧电焊钢管)、电焊拉制钢管等。图2A是表示电焊钢管的横截面图,图2B是表示SR管的横截面图。
电焊钢管是钢板在热状态下通过辊形成为管状,以电阻焊接来接合成为管的长边方向的接缝的短边方向的边缘。然后,由于会成为功能上的障碍,因此通过切削加工除去图2A中所示的管的接缝的外表面焊道。
SR管是采用大直径的电焊钢管,进行高频加热制成的。然后,通过热拉深加工成形增厚为小径管,也就是说制成了厚壁小直径的电焊钢管。
例如,外径为约12mm~约44mm,板材厚度t为约2mm~6.5mm的中空稳定器1使用电焊钢管。即为t/D=0.09~0.22左右的中空稳定器1。
此外,外径为约12mm~约44mm,板材厚度t为约2mm~10mm的中空稳定器1使用SR管。即为t/D=0.12~0.31左右的中空稳定器1。
在中空稳定器1中,为了实现直到深处的均匀的机械性能,期望充分加深淬火深度,使得直到横截面的中心部分、金属组织的主相进行硬度较高的马氏体化。
中空稳定器1通过进行后述的伴随着冷却的淬火,由此以主相为马氏体的金属组织形成,其中,冷却包括浸入冷却剂、冷却剂的喷射、喷入。
然而,中空稳定器1中残留有拉伸应力时,外力、循环载荷等会促使裂纹的产生、扩展,容易过早发生故障。相对于此,当中空稳定器1中存在压缩残余应力时,可以通过压缩残余应力作用在消除外力、循环载荷等拉伸载荷的方向上的裂纹抑制作用延长使用寿命。
这样,残余应力与金属材料的使用寿命密切相关,特别是在由循环载荷导致的裂纹逐渐扩展的金属疲劳中,影响显著。
因此,优选的,对中空稳定器1的基体的表层给予压缩残余应力。
中空稳定器1的管坯的中空管淬火时,会产生热应力导致的压缩残余应力和相变应力导致的拉伸残余应力。从它们的平衡出发,表面残余应力表现出预定分布。在中空管的表面附近,由水淬产生的热应力是压缩残余应力处于主导地位。
因而,为了使压缩残余应力残留的热应力与拉伸残余应力残留的相变应力相比处于主导地位,优选的,选择适合于热应力产生的冷却速度较快的淬火条件。此外,在中空稳定器1中,一定的值以上的压缩残余应力存在于腐蚀坑的深度未达到的一定深度以上的位置,其中腐蚀坑的深度是关系到耐腐蚀性的因素。
因此,在制造中空稳定器1时,作为冷却剂,采用具有与水同等以上或与水相近的导热率的介质来进行淬火的。此处,以水淬为例进行说明。
采用SR管时,中空稳定器1的弯曲部1c、1c(参照图1A、1B)的内侧有可能淬火不足。我们认为,这是因为淬火时由于增厚及形状的原因水接触不到位导致的冷却速度降低引起的。淬火不足时,会对中空稳定器1的耐久性产生负面影响。
因此,在本中空稳定器1中,除了通常的水淬,互补地进行由后述的射流水流进行的局部淬火。
<中空稳定器1的金属组织>
中空稳定器1具有主相为马氏体的金属组织。更具体地,中空稳定器1的金属组织的至少90%以上具有马氏体组织。
当中空稳定器1的金属组织为马氏体组织时,能够提高静态强度、耐久性强度和疲劳性能等。此外,由于是单相,因此很难在金属组织中形成局部电池,提高了耐腐蚀性。
<中空稳定器1的应力分析>
接着,通过t(板材厚度)/D(外径)比较实心稳定器与本实施方式的中空稳定器1的重量的同时,说明了对中空稳定器1的外表面1f与内表面1e上发生的应力定性地进行相对比较的结果。
图3是在重量、外表面应力、内表面应力方面比较实心稳定器与等价尺寸的中空稳定器的图。横轴表示t(板材厚度)/D(外径),纵轴表示重量(实线)、外表面应力(虚线)、内表面应力(点划线)。
在图3中,以实心稳定器的情况为100%,表示中空稳定器在重量、外表面应力、内表面应力方面如何变化。因此,实心稳定器的重量、外表面应力为100%,由于实心稳定器没有内表面而不发生内表面应力,所以内表面应力为0%。
实心稳定器的重量为100%,由于板材厚度t的变化即为直径的变化,随着t/D的降低(板材厚度t变薄),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,由于截面面积减小,外表面应力、内表面应力有增加的趋势。
从实心稳定器到t/D=0.275以上的中空稳定器,外表面应力相同,以t/D=约0.275为界,外表面应力随着t/D的降低而增加。
另外,当成为t/D=约0.275的中空稳定器1时,重量能够降低约20%。
实心稳定器的内表面应力为0%,截面面积随着t(板材厚度)的减小而减小,内表面应力随着截面面积的减小而增加。t/D为约0.275以下时的内表面应力比外表面应力的变化大。
t/D=约0.18以下时,从内表面发生疲劳断裂。t/D=约0.18以下时,内表面应力与外表面应力一起迅速上升。
因此,t/D=约0.18以下时,提高内表面的硬度是更重要的。
根据以上所述,t/D=约0.18以下时,由于内表面应力与外表面应力一起迅速上升,更加需要提高内表面侧与外表面侧的硬度。
此外,由于t/D=约0.18~0.275等的板材厚度t变厚,如上所述,中空稳定器1的弯曲部1c的内侧有可能淬火不足。
一方面,t(板材厚度)较厚并接近实心的t/D=0.275以上时,外表面应力与实心的情况相同,由于内表面应力较低,我们认为内表面应力的管理是不必要的。
<中空稳定器1的制造方法的一个示例>
接着,对本实施方式涉及的中空稳定器的制造方法的一个示例进行说明。
图4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工序图。
图4所示的稳定器的制造方法依次包括:成形工序S10、淬火工序S20、回火工序S30、管端加工工序S40、表面加工工序S50、涂装工序S60。
作为中空稳定器1的材料,如上所述,例如,使用锰硼钢。坯料为管状的中空管材。
中空管材坯料的长度及直径可以根据所需的产品形状选择适宜的尺寸。
如上所述,采用电焊钢管时,扭转部1a的外径在约12mm~约44mm的范围内,板材厚度t在约2mm~约6.5mm的范围内。t/D=0.09~0.22左右。采用SR管时,例如,扭转部1a的外径在约12mm~约44mm的范围内,板材厚度t在约2mm~约10mm的范围内。t/D=0.12~0.31左右。t/D=约0.09以下时,由于成为了细径,难以保持圆形的横截面,制造困难。
例如,中空管材使用热轧钢材。
使用上述热轧钢材制造所述电焊钢管、SR管等。然后,准备制造预定长度的中空稳定器1的电焊钢管、SR管等的中空管管坯1S。
成形工序S10是对中空管管坯1S进行加热处理,在约900℃以上、约1200℃以下的温度下进行弯曲加工来成形为接近产品形状,以实施弯曲加工的工序。
作为加热方法,能够采用加热炉加热、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,能够在抑制脱碳、脱硼的同时对中空管管坯1S进行加热处理。因此,优选通电加热。
然后,将中空管管坯1S加热至约900℃以上、约1200℃以下,通过模具成形,对中空管管坯1S进行弯曲加工。在约900℃以上的成形由于在金属的重结晶温度以上的温度下进行,易于加工。
另外,也可以在约720℃以下的温度下进行弯曲成形。
在约720℃以下的温度下进行弯曲加工时,与在约900℃以上、约1200℃以下的温度下进行的成形不同,由于是在金属未软化的状态下的弯曲加工,需要施加较大的力。
因此,不采用模具成形,而是采用各种折弯机进行弯曲加工。由折弯机进行弯曲加工时,加热温度小于金属的重结晶温度,金属未软化。因此,例如,弯曲与弯曲之间的距离需要是外径的约1倍以上。
相对于此,进行加热温度大于等于金属的重结晶温度时的弯曲加工时,金属已软化,弯曲与弯曲之间的距离只需为由折弯机进行的弯曲的大约一半,在约900℃以上、约1200℃以下的温度下进行的模具成形,其可加工性良好。
进一步,在约900℃以上、约1200℃以下的温度下进行的模具成形,其批量生产性好。限于成形工序S10的话,与由折弯机进行的弯曲加工相比,具有两倍以上的批量生产性。
通过模具成形,对中空管管坯1S进行弯曲加工,在中空管管坯1S上形成扭转部1a、臂部1b、弯曲部1c,将中空管管坯1S的形状赋形为接近所需的中空稳定器1的形状。
另外,弯曲加工根据所需的产品形状,可以应用于多个位置,从而形成多个弯曲部1c。即,通过模具成形进行的多级弯曲,能够形成多个弯曲部1c、扭转部1a及臂部1b。
淬火工序S20是将弯曲成形的中空管管坯1S加热至高温(约900℃以上等),并通过冷却剂进行冷却的工序。冷却剂使用具有与水同等以上或与水相近的导热率的介质。即,淬火工序S40是将实施了弯曲加工的中空管管坯1S加热、奥氏体化后,以下部临界冷却速度以上的速度进行冷却而淬火的工序。
冷却剂的导热率优选为相对于中空管管坯1S静止的水或流动的水的导热率在±10%以内的范围内。淬火温度、加热速度和淬火保持时间可以在适当范围内。然而,从避免奥氏体晶粒的过度粗大化以及淬火裂纹的产生的观点出发,淬火温度优选在奥氏体化温度(AC3)+100℃以下。进行完这样的加热后,使用冷却剂冷却中空管管坯1S,使中空管管坯1S的金属组织马氏体化。
中空管管坯1S的加热处理也可以结合渗碳剂来进行。即,在淬火工序S20中,也可以对中空管管坯1S进行渗碳淬火。作为渗碳法,可以使用固体渗碳法、气体渗碳法及液体渗碳法中的任意一种。作为固体渗碳法,使用木炭或骨炭(碳酸钡(BaCO3))等渗碳促进剂。气体渗碳法是使用含有C的天然气等气体,在炉内与空气混合,使之不完全燃烧,并加热而进行的。液体渗碳法是在以NaCN等为主要成分的盐浴中加热而进行的。渗碳的温度为约750℃~约950℃。另外,渗碳也可以单独地在后面的工序中进行。
作为淬火处理,具体地,优选进行水淬、水溶液淬火或盐水淬火。水淬是使用水作为冷却剂进行的淬火处理。水温约在0℃以上100℃以下,优选在5℃以上40℃以下的温度范围内。水溶液淬火(聚合物淬火)是使用添加了聚合物的水溶液作为冷却剂进行的淬火处理。
作为聚合物,例如可以使用聚亚烷基二醇、聚乙烯吡咯烷酮等各种聚合物。聚合物的浓度只要表现出所述预定的导热率就行,不进行特别限制,能够根据聚合物的种类、待加工的中空管管坯1S的淬火目标等进行调节。
盐水淬火是使用添加了氯化钠等盐类的水溶液作为冷却剂进行的淬火处理。盐的浓度只要表现出所述预定的导热率就行,不进行特别限制,能够根据待加工的中空管管坯1S的淬火程度来进行调节。在这些淬火处理过程中,可以搅拌、循环冷却剂,也可以不搅拌、循环冷却剂。
在本实施方式中,使用水作为冷却剂,为了抑制未图示的淬火槽内的水温上升,使冷却剂循环流动。
图5A是表示弯曲成形的中空管管坯1S的水淬状态的俯视图,图5B是表示从斜上方向观察在水淬时进行弯曲加工的中空管管坯1S的摆动状态的立体示意图。
如图5A所示,中空管管坯1S在水淬时,实施了弯曲加工的中空管管坯1S有可能发生热变形。
因此,水淬时,中空管管坯1S的直管的扭转部1a被夹子c1、c2、c3、c4夹紧。为了避免妨碍弯曲部1c的淬火,夹子c1和夹子c4被布置在距离扭转部1a的弯曲部1c一定距离的位置。
考虑到为了避免冷却不足,被夹子c1、c2、c3、c4夹紧(把持)的部位形成为较小的面积。
然后,夹子c1、c2、c3、c4之间尽可能地隔开距离,并基本对称且基本等间隔地布置。由此,能够均匀且尽可能地抑制中空管管坯1S的变形。水淬时,由于中空管管坯1S的移动,臂部1b、1b的一部分分别由支持部j1、j2支持。
由此,在水淬过程中,中空管管坯1S被一体地固定到淬火夹具J上。
由此,如图5B所示,固定到淬火夹具上的中空管管坯1S通过淬火夹具J,在冷却剂(水)中,按如箭头α1、α2所示的方向摆动进行淬火。即,进行约束淬火。
通过夹紧中空管管坯1S来进行约束淬火,可以抑制冷却导致的实施了弯曲加工的中空管管坯1S的热变形。
图6A~图6C是水淬时分别比较未摆动中空管管坯1S时、中空管管坯1S的摆动速度为220mm/sec时、中空管管坯1S的摆动速度为500mm/sec时的洛氏硬度(HRC)的图。横轴表示t(板材厚度)/D(外径),纵轴表示洛氏硬度(HRC)。洛氏硬度40.0表示标准下限,双点划线表示硬度的最大值,虚线表示硬度的最小值,实线表示硬度的平均值。
如图6A所示,中空管管坯1S未摆动时,t/D=0.15~0.16、0.20~0.24,其结果,硬度低于标准下限。
因此,在淬火过程中,以220mm/sec的摆动速度摆动中空管管坯1S时,如图6B所示,没有低于标准下限的硬度的t/D,硬度的下限升高。
进一步,在淬火过程中,以500mm/sec的摆动速度摆动中空管管坯1S时,如图6C所示,可知硬度与以220mm/sec的摆动速度摆动时的硬度相比有所提高,且在硬度较高的方向上均匀一致。
通过上述讨论,在500mm/sec的±150mm/sec的约350mm/sec以上、约650mm/sec以下的摆动速度下,发现可以获得较佳的硬度。摆动速度小于约350mm/sec时,由于摆动速度较慢(由于冷却剂与中空管管坯1S之间的相对速度较慢),导热率降低,冷却速度变慢。摆动速度大于约650mm/sec时,由于摆动速度过快,(冷却剂与中空管管坯1S的表面之间的相对速度过快),水和中空管管坯1S的表面之间的接触时间变短,导热率降低,冷却速度变慢。
综上所述,在淬火过程中,通过使中空管管坯1S的摆动速度为约350mm/sec以上、约650mm/sec以下,可以使冷却剂的水对中空管管坯1S的冷却有效、高效地进行,可以提高淬火硬度、使之均一化。
另外,通过改变的冷却剂的种类,或加速冷却剂的循环速度,或降低冷却剂的温度等,不进行中空管管坯1S的摆动的配置也是可能的。
<外表面射流淬火>
图7是表示从外表面对弯曲成形的中空管管坯1S的弯曲部1c的内侧进行局部淬火的状态的俯视图。
然而,如上所述,中空管管坯1S的厚度较厚时,弯曲部1c、1c(参照图1A、图1B)的内侧1c1、1c2有可能淬火不足。
例如,t(板材厚度)/D(外径)=0.18~0.275时,由于中空管管坯1S的板材厚度变厚,有可能淬火不足。此时,进行外表面射流淬火。
外表面射流淬火,如图7所示,是指在水淬过程中对实施了弯曲成形的中空管管坯1S的弯曲部1c、1c的内侧1c1、1c2的各外表面1e连续喷射冷却剂射流即射流水流,快速冷却。冷却剂射流可以是水以外的液体、气体的射流,例如,可以使用商品名为“コルダー”等的气体。使用气体射流时,对于金属制中空稳定器1有防锈效果。此外,还具有生产线简单的效果。
具体地,向一侧的弯曲部1c的内侧1c1喷水的喷嘴n1通过小型水泵p1连接至软管h1的前端。此外,向另一侧的弯曲部1c的内侧1c2喷水的喷嘴n2通过小型水泵p2连接至软管h2的前端。至少,喷嘴n1、n2被一体地固定至淬火夹具J,在与中空管管坯1S的相对位置不变的状态下进行。软管h1、h2可以是由橡胶、树脂、不锈钢(SUS)等金属制成的波纹管结构的柔性管,只要具有柔韧性、防锈性等能够长时间平稳地供给冷却剂的水的功能,没有特别的限制。
在淬火过程中,一侧的喷嘴n1的前端朝向摆动过程中的弯曲成形的中空管管坯的1S的一侧的弯曲部1c的内侧1c1。然后,通过小型水泵p1吸取软管h1内的冷却剂的水,射流水流从喷嘴n1喷射到一侧的弯曲部1c的内侧1c1的外表面,进行快速冷却(淬火)。同时,另一侧的喷嘴n2的前端朝向中空管管坯1S的另一侧的弯曲部1c的内侧1c2。然后,通过小型水泵p2吸取软管h2内的水,射流水流从喷嘴n2喷射到另一侧的弯曲部1c的内侧1c2的外表面,进行快速冷却(淬火)。
另外,关于向中空管管坯1S的弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面射流的流量,其讨论结果,理想的是射流流量为8.5升/min以上,流速为2000mm/sec以上。
射流流量小于8.5升/min,流速小于2000mm/sec时,会导致中空管管坯1S的弯曲部1c的冷却速度降低的结果。
由此,可以使弯曲成形的中空管管坯1S的弯曲部1c、1c的各内侧1c1、1c2的淬火更加完全。
<外表面射流的效果>
图8是以硬度表示外表面射流效果的图。横轴表示中空管管坯1S的弯曲部1c的内侧1c1、1c2的表面之下的深度(距离),纵轴表示维氏硬度。另外,维氏硬度试验的压头的载荷为300gf。在图8中,参照性地示出了洛氏硬度HRC40、43。
分别测量样品管A、B的有、无外表面射流时的维氏硬度。样品管A的无外表面射流时的维氏硬度由粗实线表示,样品管A的有外表面射流时的维氏硬度由粗虚线表示。样品管B的无外表面射流时的维氏硬度由细实线表示,样品管B的有外表面射流时的维氏硬度由细虚线表示。
图8的粗虚线、细虚线的维氏硬度较高,可知通过对样品管A、B进行外表面射流,硬度有所提高。
综上所述,通过对中空管管坯1S的弯曲部1c的内侧1c1、1c2进行冷却剂外表面射流,可以确认淬火性有所提高。
上述冷却剂外表面射流可以不必将中空管管坯的1S浸入冷却剂而进行。
回火工序S30(参照图4)是对已完成淬火的中空管管坯1S进行回火的工序。回火是为了针对通过淬火获得的亚稳定金属组织,进行相变或析出,使之接近稳定的组织,赋予所需的性质、状态(特别是增强韧性)而进行的加热、冷却的工序。加热是在Ac1相变点以下的温度下,通过加热炉、通电加热、高频感应加热进行的。冷却可以通过水冷等任何方法来进行。
表1是表示对应于回火的疲劳试验中使用的样品管C、D的化学成分的表。
化学成分
图9是在350℃的回火温度下对在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形的样品管C进行回火,在350℃、400℃的回火温度下对在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形的样品管D进行回火,比较其耐久性的S-N线图。横轴表示耐久次数(重复次数),纵轴表示应力振幅(MPa)(疲劳强度)。在图9中,以点划线参照性地示出了仅常规水淬的中空管管坯的威布尔分布的50%断裂概率(平均),以虚线参照性地示出了10%断裂概率(平均)。
以“●”表示将成形工序S10中用中空管管坯1S在约900℃以上、约1200℃以下成形的样品管C加热至350℃时的回火寿命(疲劳断裂的次数),以“◆”表示将成形工序S10中用中空管管坯1S在约900℃以上、约1200℃以下成形的样品管D加热至350℃时的回火寿命(疲劳断裂的次数),同样,以“■”表示将在约900℃以上、约1200℃以下成形的样品管D加热至400℃时的回火寿命(疲劳断裂的次数)。
由图9可知,在成形工序S10中,中空管管坯1S在约900℃以上、约1200℃以下成形的样品管C、D在350℃、400℃的回火温度下可以获得与以往同样的使用寿命。
图10是在250℃、300℃的回火温度下对在约720℃以下的温度下成形的钢种D进行淬火,比较其耐久性的S-N线图。横轴表示耐久次数(重复次数),纵轴表示应力振幅(MPa)(疲劳强度)。在图10中,以点划线参照性地示出了仅常规水淬的中空管管坯的威布尔分布的50%断裂概率(平均),以虚线参照性地示出了10%断裂概率(平均)。以“▲”表示将样品管D加热至250℃时的回火寿命(疲劳断裂的次数),以“■”表示将样品管D加热至300℃时的回火寿命(疲劳断裂的次数)。
可以确认成形工序S10中的中空管管坯1S在约720℃以下的温度成形时,与加热至250℃相比,加热至300℃的回火,其耐久性有所提高。
通过这些讨论发现,采用在约720℃以下的温度下成形的中空稳定器1时,理想的回火加热温度为约200℃~约290℃,最理想的回火加热温度为约230℃~约270℃。
管端加工工序S40(参照图4)是对弯曲成形的中空管管坯1S进行加工,形成连接至稳定器连杆2(参照图1A、图1B)的连接部1d、1d的工序。
在管端加工工序S40中,通过利用冲压的压缩加工,使弯曲成形的中空管管坯1S的末端发生塑性变形而形成为扁平状后,用冲孔模具开孔。由此,在弯曲成形的中空管管坯1S的末端形成分别具有安装孔1d1、1d1的连接部1d、1d。另外,连接部1d、1d的形态、形成方法没有特别的限制。
表面加工工序S50(参照图4)是对淬火后的弯曲成形的中空管管坯1S进行喷丸硬化的工序。喷丸硬化可以在约900℃以下以及约720℃以下的任何温度下进行,也可以改变粒径、投射速度等条件,反复进行多次。通过进行喷丸硬化,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的耐久性的提高等是有效的。
涂装工序S60是涂装中空管管坯1S的工序。
为了对中空管管坯1S进行涂装处理,首先进行表面清洗、表面处理。在中空管管坯1S的表面进行去除油脂、异物等的去除处理、表面处理等的各种预处理。作为表面处理,例如,能够形成磷酸锌、磷酸铁等的涂层。
然后,对中空管管坯1S进行预加热。涂装前,通过预加热能够提高涂装处理效率。此外,由于能防止涂料的温度上升偏向表面侧,因此可以提高涂层的粘接性。作为加热方法,可以利用加热炉的加热、红外线加热等适当的方法。另外,在预处理中,通过加热干燥进行除水时,也可以将加热干燥后的余热用于涂料的涂覆。因此,当在除水过程中加热干燥的温度足够高时,在预处理之后,也可以无需进行预热,而进行涂装。
然后,使用涂料对中空管管坯1S进行涂装。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管管坯1S的表面形成厚约50μm以上的涂层而进行涂料喷射的方法、涂料浸泡的方法。
作为涂装处理,也可以实施电沉积涂装、溶剂涂装等。
通过以上说明的工序,就能够制造出中空稳定器1(参照图1B)。
<<其他淬火时的冷却方法的一个示例>>
<内表面射流淬火>
在想要提高中空管管坯1S的弯曲部1c的内侧1c1、1c2的淬火性时,可以进行从内表面1f对中空管管坯1S进行局部淬火的冷却剂内表面射流淬火。
例如,t(板材厚度)/D(外径)=0.25~0.275时,由于中空管管坯1S的板材厚度变厚,有可能淬火不足。此时,内表面射流淬火是有效的。
<内表面射流淬火法>
图11是表示以内表面射流淬火方法从内表面对弯曲成形的中空管管坯1S进行局部淬火的状态的俯视图。
内表面射流淬火以如下方式进行。
在中空管管坯1S的两端部的开口的管端1s1、1s2,隔开间隔地布置有分别对应于中空管管坯1S的内径的喷嘴n3、n4。喷嘴n3、n4的直径对应于中空管管坯1S的内径,可以适当地确定。
喷嘴n3、n4上通过小型水泵p3、p4连接有柔性软管h3、h4。软管h3、h4可以是由橡胶、树脂、不锈钢(SUS)等金属制成的波纹管结构的柔性管,只要具有柔韧性、防锈性等能够长时间平稳地供给冷却剂的水的功能,没有特别的限制。
喷嘴n3、n4、小型水泵p3、p4等固定在夹紧中空管管坯1S的淬火夹具J上,与中空管管坯1S一体地摆动。即,在中空管管坯1S淬火的冷却过程中,中空管管坯1S与喷嘴n3、n4的相对位置不变。
通过小型水泵p3、p4分别吸取软管h3、h4内的水,从喷嘴n3、n4向中空管管坯1S的两端部的开口的管端1s1、1s2内喷射射流水流(图11中的白色箭头β1、β2)。
从一个管端1s1进入中空管管坯1S内的射流水流在管内流动(图11中的白色箭头β10),依次迅速冷却两个弯曲部1c、1c的内表面1f1、1f2,从另一个管端1s2排出(图11中的箭头β3)。
同样,从另一个管端1s2进入中空管管坯1S内的射流水流在管内流动(图11中的白色箭头β20),依次迅速冷却两个弯曲部1c、1c的内表面1f2、1f1,从另一个管端1s1排出(图11中的箭头β4)。
由于喷嘴n3、n4被分别布置成从中空管管坯1S的管端1s1、1s2分离,因此不妨碍射流水流的排出(图11中的箭头β3、β4)。另外,适当地设定喷嘴n3、n4的直径,使得来自两个方向的射流水流可顺利地流动。
如上所述,由于喷嘴n3、n4关于中空管管坯1S对称地向中空管管坯1S的管端1s1、1s2内喷入射流水流,因此冷却速度、冷却温度是左右对称的,能够进行更均匀的、高质量的淬火。
另外,关于向中空管管坯的1S内喷射的内表面射流的流量,其讨论结果,理想的是射流流量为8.5升/min以上,流速为2000mm/sec以上。
射流流量小于8.5升/min,流速小于2000mm/sec时,会导致中空管管坯1S的弯曲部1c的冷却速度降低的结果。
<内表面射流淬火的效果>
图12是通过疲劳试验来表示对水淬及内表面射流淬火的效果与仅水淬时进行比较的S-N线图。横轴表示耐久次数(重复次数),纵轴表示应力振幅(MPa)(疲劳强度)。在图12中,以点划线示出了仅常规水淬的中空管管坯的威布尔分布的50%断裂概率(平均),以虚线示出了10%断裂概率(平均)。
以“▲”表示仅常规水淬的中空管管坯1S的疲劳断裂的次数,以“△”表示在本实施方式的水淬的基础上加上内表面射流淬火后的中空管管坯1S的疲劳断裂的次数。
由图12可以确认,有内表面射流(△)时的耐久次数与没有内表面射流(▲)时的耐久次数相比有所提高,通过进行内表面射流提高了耐久性。
另外,来自喷嘴n3、n4的冷却剂的喷入可以交错地进行。
当然,即使是商品名为“コルダー”等的气体射流,也能获得中空稳定器1的迅速冷却的热处理效果。此外,中空稳定器1的生产线变得简便的同时,还具有生产线变得清洁的效果。
<<淬火时其他示例的内表面射流冷却方法>>
图13是表示其他实施例中以内表面射流淬火方法从内表面对弯曲成形的中空管管坯1S进行淬火的状态的俯视图。
第2个内表面射流淬火方法以如下方式进行。
与中空管管坯1S的一个开口的管端1s1对置,间隔适当的距离地布置有喷嘴n5。喷嘴n5的直径对应于中空管管坯1S的内径,可以适当地确定。
在中空管管坯1S的另一个开口的管端1s2,设置有使从管端1s2排出的射流水流的流速变缓的管状喷射防护件g1。
喷嘴n5上分别通过小型水泵p5连接有柔性软管h5。软管h5可以是由橡胶、树脂、金属等任意一种制成的。
喷嘴n5、喷射防护件g1等固定在夹紧中空管管坯1S的淬火夹具J上,与中空管管坯1S一体地摆动。即,在中空管管坯1S淬火的冷却过程中,中空管管坯1S与喷嘴n5、喷射防护件g1的相对位置不变。
通过小型水泵p5吸取软管h5内的水,从喷嘴n5分别向中空管管坯1S的一个端部的开口的管端1s1内喷射射流水流(图13中的白色箭头β5)。
从一个管端1s1进入中空管管坯1S内的射流水流在管内流动(图13中的白色箭头β50),依次迅速冷却弯曲部1c的内表面1f1与弯曲部1c的内表面1f2,从另一个管端1s2排出(图13中的箭头β6)。
通过上述第2个内表面射流,可以提高中空管管坯1S的弯曲部1c1的内表面1f1与弯曲部1c2的内表面1f2的淬火性。
另外,从中空管管坯1S的两端部的开口的管端1s1、1s2同时流出射流水流的情况下,可以更好地抑制淬火变形,是更优选的。
<根据t/D进行的中空稳定器1的制造方法的划分>
由图3,t/D小于约0.18时,由于外表面应力及内表面应力急剧增加,因此进行喷丸硬化、从表面扩散炭以在表面形成高碳合金层而进一步增加内表面的硬度的浸炭。
此外,若t/D=约0.18~0.275等而板材厚度t变厚,如上所述,中空稳定器1的弯曲部1c的内侧1c1、1c2有可能淬火不足。
因此,在t/D=约0.18~0.275等区域时,通过伴随着对中空稳定1的弯曲部1c的内侧1c1、1c2喷射冷却剂的冷却的淬火,提高了中空稳定器1的弯曲部1c的内侧1c1、1c2的硬度,改善了淬火不足。
t/D=约0.18~约0.275时,进行浸入水等冷却剂中摆动的淬火。并且,为了提高中空稳定1的弯曲部1c的内侧1c1、1c2的硬度,进行外表面射流淬火。
特别的,t/D=约0.25~约0.275时,由于板材厚度t变厚,弯曲部1c有可能淬火不足,也可以并用内表面射流淬火。
t/D=约0.275以上时,由于外表面应力与实心稳定器相等,内表面应力相对较低,内表面硬度也可为较低。即,进行浸入水等冷却剂中摆动的淬火即可。
根据以上所述,能够实现与中空稳定器1的臂部1b的外表面1e的硬度相比,弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e的硬度至少为其70%以上的中空稳定器1。
另外,在没有射流的情况下,与臂部1b的外表面1e的硬度相比,弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e的硬度为约34%~约40%,但是通过使用射流,可以达到约70%以上。其结果,如果硬度比为约70%以上,可以说是处于实用水平。
此外,通过研究射流水流淬火,与臂部1b的外表面1e的硬度相比,弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e的硬度可以为约80%以上、90%以上。硬度按洛氏硬度或维氏硬度计。
根据上述配置,具有以下效果。
1、除了中空稳定器1的弯曲部1c浸入冷却剂中淬火之外,由于朝向弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e连续喷射冷却剂,因此能够对浸入冷却剂中淬火时容易淬火不足的部位进行充分的淬火。此外,能够实现中空稳定器1的整体冷却速度的提高。
2、对于中空稳定器1的两个弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e,由于同时连续喷射冷却剂,因此冷却速度大致相同,可以获得左右对称的弯曲部1c具有更均匀的相同的硬度的中空稳定器1。
3、对于中空稳定器1的弯曲部1c的内表面1f,由于从端部的开口的管端1s1或管端1s2连续喷入冷却剂,因此能够提高弯曲部1c的内表面1f1、1f2的硬度。此外,能够实现中空稳定器1的整体冷却速度的提高。
4、此外,由于同时向中空稳定器1的两端部的开口的管端1s1、1s2内连续喷入冷却剂,弯曲部1c的内表面1f1、1f2的冷却速度大致相同,可以获得左右对称的弯曲部1c具有均匀的良好的硬度的中空稳定器1。
5、淬火时,浸入冷却剂中时,通过使摆动速度为约350mm/sec以上、约650mm/sec以下,可以提高淬火硬度、使之均一化。
6、在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形中空稳定器1,由于能够进行模具成形,因此与在约720℃以下的温度下成形的由折弯机进行的弯曲成形相比,形状的自由度较高。例如,由折弯机进行弯曲时,弯曲与弯曲之间的尺寸需要是直径的1倍以上,但是,由模具进行弯曲时,能够缩短弯曲与弯曲之间的尺寸。
7、在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形中空稳定器1,由于能够进行模具成形,因此与在约720℃以下温度下成形的由折弯机进行的弯曲成形相比,能够将生产性提高两倍以上。
8、在约900℃以上、约1200℃以下的温度下成形中空稳定器1,能够进行模具成形,因此能够使用实心稳定器的生产线。
9、采用了水淬、水溶液淬火或盐水淬火等由导热率与水同等以上或与水相近的介质进行的淬火,来代替油淬,而进行中空稳定器的淬火,因此不需要用于油淬的矿物油等油性冷却剂的管理保护、处置成本。例如,用于油淬的矿物油需要由废弃物回收企业回收,增加处理成本。相对于此,用于本实施方式的水淬的水能够除去水垢之后直接排放。
因此,能够降低中空稳定器1的生产成本。此外,可以高效地制造中空稳定器1。
10、如上所述,与较厚的中空稳定器1的臂部1b的外表面1e的硬度相比,由于弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e的硬度至少为其70%以上,因此中空稳定器1是轻量的同时能够实现耐久耐疲劳性、强度的提高。
<<其他实施方式>>
1、对在所述实施方式中说明的中空稳定器1的弯曲部1c进行的的冷却可以单独独立地进行,其中,冷却通过冷却剂外表面射流或内表面射流进行。
例如,对中空稳定器1的弯曲部1c进行的外表面射流或内表面射流,也可以分别不执行内表面射流或外表面射流来进行。此外,也可以不进行浸入冷却剂的淬火,而进行外表面射流或内表面射流。
2、将在所述实施方式中说明的实施了弯曲加工的中空管管坯1S奥氏体化后,以下部临界冷却速度以上的速度进行淬火的淬火也可以通过例如将冷空气、商品名为“COLDER(コルダー)”等的气体、水以外的液体冷却剂喷射到实施了弯曲加工的中空管管坯1S的弯曲部1c的内侧1c1、1c2的外表面1e上,或喷入内表面1f进行冷却。
3、在所述实施方式中,虽然对各种各样的结构进行了说明,但也可以通过选择各结构、或者通过适当地选择各结构并进行组合来构成。
4、所述实施方式仅说明了本发明的一个例子,在技术方案的范围内或实施方式说明的范围内,本发明可以有各种各样的具体变化。
附图标记的说明
1 稳定器(中空稳定器)
1a 扭转部
1b 臂部
1c 弯曲部
1e 外表面
1f1、1f2 内表面
1s1、1s2 开口
1S 中空管管坯(管坯)

Claims (13)

1.一种中空稳定器,为管状,设置在车辆上,该中空稳定器具备:
扭转部,在车宽方向上延伸;
臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及
弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,
其特征在于:
相对于所述臂部的外表面的硬度,所述弯曲部的弯曲内侧的外表面硬度为其70%以上。
2.一种中空稳定器,为管状,设置在车辆上,该中空稳定器具备:
扭转部,在车宽方向上延伸;
臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及
弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,
其特征在于:
对所述弯曲部的局部或者从内侧面进行了硬度提高处理。
3.如权利要求1或2所述的中空稳定器,其特征在于:
板材厚度为t,外径为D时,t/D为0.18以上且小于0.5;
对所述弯曲部的弯曲内侧的外表面实施了伴随着喷射冷却剂进行冷却的淬火。
4.如权利要求1或2所述的中空稳定器,其特征在于:
板材厚度为t,外径为D时,t/D大于等于0.25且小于0.275;
对所述中空稳定器的内部实施了伴随着喷射冷却剂进行冷却的淬火。
5.如权利要求1或2所述的中空稳定器,其特征在于:
板材厚度为t,外径为D时,t/D=0.1~0.18;
对所述弯曲部的弯曲内侧的外表面或内表面至少实施了喷丸硬化或渗碳处理中的任何一种。
6.一种中空稳定器,为管状,设置在车辆上,该中空稳定器具备:
扭转部,在车宽方向上延伸;
臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及
弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,
其特征在于:
对所述弯曲部的弯曲内侧的外表面实施了喷射冷却剂的淬火。
7.如权利要求6所述的中空稳定器,其特征在于:
对左右的所述弯曲部的弯曲内侧的两个外表面一起喷射所述冷却剂。
8.一种中空稳定器,为管状,设置在车辆上,该中空稳定器具备:
扭转部,在车宽方向上延伸;
臂部,在车辆的前后方向上延伸;以及
弯曲部,用于连接所述扭转部与所述臂部,
其特征在于:
实施了对所述中空稳定器的内部喷入冷却剂的淬火。
9.如权利要求4或8所述的中空稳定器,其特征在于:
实施了从所述中空稳定器的两端部喷入冷却剂的淬火。
10.如权利要求1、2、6、8中任一项所述的中空稳定器,其特征在于:
所述冷却剂以8.5升/min以上的流量,2000mm/sec以上的流速喷射或喷入。
11.如权利要求1、2、6、8中任一项所述的中空稳定器,其特征在于:
实施浸入冷却剂进行冷却的淬火;
摆动速度为350mm/sec以上,以650mm/sec的速度摆动。
12.如权利要求1、2、6、8中任一项所述的中空稳定器,其特征在于:
在900℃至1200℃的温度下进行弯曲成形。
13.如权利要求1、2、6、8中任一项所述的中空稳定器,其特征在于:
在720℃的温度下进行弯曲成形;
加热至230℃~270℃进行回火。
CN201680017784.6A 2015-03-24 2016-03-16 中空稳定器 Pending CN107428220A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911166838.7A CN110978934B (zh) 2015-03-24 2016-03-16 中空稳定器

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-061552 2015-03-24
JP2015061552A JP6494357B2 (ja) 2015-03-24 2015-03-24 中空スタビライザの製造方法
PCT/JP2016/058278 WO2016152668A1 (ja) 2015-03-24 2016-03-16 中空スタビライザ

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911166838.7A Division CN110978934B (zh) 2015-03-24 2016-03-16 中空稳定器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107428220A true CN107428220A (zh) 2017-12-01

Family

ID=56978451

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680017784.6A Pending CN107428220A (zh) 2015-03-24 2016-03-16 中空稳定器
CN201911166838.7A Active CN110978934B (zh) 2015-03-24 2016-03-16 中空稳定器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911166838.7A Active CN110978934B (zh) 2015-03-24 2016-03-16 中空稳定器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10442269B2 (zh)
EP (1) EP3279016A4 (zh)
JP (1) JP6494357B2 (zh)
KR (1) KR101984288B1 (zh)
CN (2) CN107428220A (zh)
CA (1) CA2980524C (zh)
MX (1) MX2017012087A (zh)
WO (1) WO2016152668A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200772U1 (ru) * 2020-06-25 2020-11-11 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" Штанга стабилизатора грузового автомобиля

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6446565B2 (ja) * 2015-10-02 2018-12-26 日本発條株式会社 車両用スタビライザ
WO2018186102A1 (ja) * 2017-04-05 2018-10-11 新日鐵住金株式会社 車両足回り部品素材の製造方法および製造装置、車両足回り部品素材製造用焼入れ用鋼材ならびに車両足回り部品素材
HUE062340T2 (hu) * 2017-07-14 2023-10-28 Nhk Spring Co Ltd Stabilizátor jármûhöz és sörétszórási tartószerkezet stabilizátorhoz
JP2023146950A (ja) * 2022-03-29 2023-10-12 日本発條株式会社 スタビライザの製造方法
WO2023233585A1 (ja) * 2022-06-01 2023-12-07 日本製鉄株式会社 トーションビーム

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56127731A (en) * 1980-03-13 1981-10-06 Kawasaki Steel Corp Quenching method of steel pipe
JP2000024737A (ja) * 1998-07-14 2000-01-25 Mitsubishi Motors Corp スタビライザバーの製造方法
CN1381362A (zh) * 2001-03-08 2002-11-27 日本发条株式会社 空心稳定器及其制造方法
JP2010228555A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Chuo Spring Co Ltd 車両用スタビライザとその製造方法
CN102802973A (zh) * 2010-03-16 2012-11-28 中央发条株式会社 汽车用稳定杆的制造方法
US20130113175A1 (en) * 2011-10-21 2013-05-09 Luhn & Pulvermacher - Dittmann & Neuhaus GmbH Stabilizer bar of fiber reinforced plastic composite and method for its manufacture
JP2014043922A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Nhk Spring Co Ltd スタビライザの製造方法および加熱装置
CN104395487A (zh) * 2012-05-25 2015-03-04 新日铁住金株式会社 空心稳定杆和空心稳定杆用钢管及其制造方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5847366B2 (ja) * 1979-09-07 1983-10-21 日本発条株式会社 車輛用スタビライザ
JPS57134520A (en) * 1981-02-13 1982-08-19 Nhk Spring Co Ltd Heat treatment of hollow stabilizer
JPS58141332A (ja) * 1982-02-17 1983-08-22 Kawasaki Steel Corp 管状体の浸漬冷却における形状変化防止方法
JPS5953631A (ja) * 1982-09-21 1984-03-28 Nippon Steel Corp パイプ冷却装置
US4781054A (en) * 1986-12-19 1988-11-01 Rockwell International Suspension Systems Company Apparatus for bending and forming heated tubular workpieces
JPS63186831A (ja) * 1987-01-28 1988-08-02 Nippon Steel Corp 鋼管の内面焼入方法
JPH01111848A (ja) * 1987-10-26 1989-04-28 Nisshin Steel Co Ltd スタビライザーに用いられるパイプ素管
JPH0931541A (ja) 1995-07-17 1997-02-04 Toshiba Corp 高Crフェライト鋼管の製造方法
JP4157242B2 (ja) * 1999-11-22 2008-10-01 日本発条株式会社 中空スタビライザと、その製造方法
JP2004009126A (ja) 2002-06-11 2004-01-15 Nippon Steel Corp 中空スタビライザー用電縫溶接鋼管
JP2006137997A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Toyota Motor Corp 中空部材の焼き入れ装置及び焼き入れ方法
US7744708B2 (en) 2006-03-14 2010-06-29 Tenaris Connections Limited Methods of producing high-strength metal tubular bars possessing improved cold formability
JP4976242B2 (ja) * 2007-09-05 2012-07-18 山陽特殊製鋼株式会社 長尺鋼材の焼入れ方法
CN201077855Y (zh) * 2007-09-06 2008-06-25 上海中国弹簧制造有限公司 空心稳定杆的淬火夹具
CN102189910B (zh) * 2010-03-19 2013-02-27 上海中国弹簧制造有限公司 汽车空心稳定杆的制造工艺
JP5071537B2 (ja) * 2010-09-02 2012-11-14 住友金属工業株式会社 鋼管の焼入れ方法およびそれを用いた鋼管の製造方法
JP5757475B2 (ja) * 2010-12-08 2015-07-29 Dowaサーモテック株式会社 焼入れ方法及び焼入れ装置
DE102010054363B3 (de) * 2010-12-13 2011-12-29 Benteler Automobiltechnik Gmbh Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Langmaterial sowie Verfahren zum Wärmebehandeln eines Langmaterials
JP5513555B2 (ja) * 2012-06-15 2014-06-04 日本発條株式会社 スタビライザの製造方法および加熱装置
JP5812293B2 (ja) * 2012-10-04 2015-11-11 株式会社黒木工業所 ベンド鋼管の製造方法
EP2905347B1 (en) 2012-10-04 2019-03-06 JFE Steel Corporation Method for manufacturing heavy wall steel pipe
KR20140048429A (ko) 2012-10-15 2014-04-24 현대자동차주식회사 상용차용 중공 스테빌라이저 바의 제조방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56127731A (en) * 1980-03-13 1981-10-06 Kawasaki Steel Corp Quenching method of steel pipe
JP2000024737A (ja) * 1998-07-14 2000-01-25 Mitsubishi Motors Corp スタビライザバーの製造方法
CN1381362A (zh) * 2001-03-08 2002-11-27 日本发条株式会社 空心稳定器及其制造方法
JP2010228555A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Chuo Spring Co Ltd 車両用スタビライザとその製造方法
CN102802973A (zh) * 2010-03-16 2012-11-28 中央发条株式会社 汽车用稳定杆的制造方法
US20130113175A1 (en) * 2011-10-21 2013-05-09 Luhn & Pulvermacher - Dittmann & Neuhaus GmbH Stabilizer bar of fiber reinforced plastic composite and method for its manufacture
CN104395487A (zh) * 2012-05-25 2015-03-04 新日铁住金株式会社 空心稳定杆和空心稳定杆用钢管及其制造方法
JP2014043922A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Nhk Spring Co Ltd スタビライザの製造方法および加熱装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200772U1 (ru) * 2020-06-25 2020-11-11 Публичное акционерное общество "КАМАЗ" Штанга стабилизатора грузового автомобиля

Also Published As

Publication number Publication date
US10442269B2 (en) 2019-10-15
KR20170118205A (ko) 2017-10-24
CA2980524A1 (en) 2016-09-29
CN110978934B (zh) 2023-05-02
CN110978934A (zh) 2020-04-10
WO2016152668A1 (ja) 2016-09-29
MX2017012087A (es) 2018-07-06
CA2980524C (en) 2021-03-23
JP6494357B2 (ja) 2019-04-03
US20180117983A1 (en) 2018-05-03
JP2016179765A (ja) 2016-10-13
EP3279016A4 (en) 2018-10-31
KR101984288B1 (ko) 2019-05-30
EP3279016A1 (en) 2018-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107428220A (zh) 中空稳定器
CN107249909B (zh) 中空稳定器的制造方法
CN107109514B (zh) 一种稳定器的制造方法
CN107107701B (zh) 稳定器
CN110358970B (zh) 屈服强度1100MPa级的焊接结构贝氏体高强钢及其制备方法
CN1392903A (zh) 二次加工性能出色的汽车构件用不锈钢管
CN112176152B (zh) 一种高疲劳寿命、时速≥400公里高铁车轴及其激光淬火方法
CN107779566A (zh) 一种高强度高韧性40CrNiMo锻件的热处理方法
JP4405101B2 (ja) 高圧燃料噴射管
CN106661649A (zh) 具有高强度和优异的化学转化处理性的热处理钢制品及其制造方法
CN103975080A (zh) 提高微合金钢的疲劳强度的工艺、由该工艺制造的锻造零件及执行该工艺的装置
CN115232948A (zh) 一种钢质筒形件卧式形性协同调控热处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171201

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication