JP2001347301A - 異形断面ダブルテーパばね鋼線とその製造方法 - Google Patents

異形断面ダブルテーパばね鋼線とその製造方法

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JP2001347301A JP2000172440A JP2000172440A JP2001347301A JP 2001347301 A JP2001347301 A JP 2001347301A JP 2000172440 A JP2000172440 A JP 2000172440A JP 2000172440 A JP2000172440 A JP 2000172440A JP 2001347301 A JP2001347301 A JP 2001347301A
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cross
steel wire
tapered
spring steel
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Shinji Sakata
親治 坂田
Takao Yamazaki
隆雄 山崎
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Neturen Co Ltd
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Neturen Co Ltd
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    • B21FWORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F35/00Making springs from wire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異形断面のストレート部の両端側にほぼ相似
断面の先細りのテーパ部を有する異形断面ダブルテーパ
ばね鋼線。 【解決手段】 ロール間隔が制御される圧延ロールによ
り、異形断面のストレート部11とほぼ相似異形断面の
テーパ部12、13が長さ方向に交互に存する素線Sを
圧延し、異形断面のストレート部の両端側にほぼ相似異
形断面の先細りのテーパ部を有する異形断面ダブルテー
パばね鋼線を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば樽形あるい
は紡錘形コイルばね形状に巻かれるばね用鋼線で、断面
が均一のストレート部の両先端側に先細りのテーパ部を
有する異形断面のダブルテーパばね鋼線及びその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常のコイルばねは全長が同一径の素線
を巻いて成形されているが、樽形あるいは紡錘形コイル
ばねの場合には、図5に示すようにばねのコイル胴部1
5の素線径よりばね端部側のコイル小径部16の素線径
を小さくすること望ましい。こうすると、全部同一径素
線の樽形ばねに比して特別なばね特性を得ることがで
き、かつ重量軽減ができるという利点がある。そのため
には、ばね用鋼線として両端に先細りのテーパ部を有す
るダブルテーパ鋼線を使用することが望まれる。
【0003】一方、通常のコイルばねの軽量化とばね特
性の向上のために、丸断面でなく異形断面のばね鋼線が
使用されているが、樽形あるいは紡錘形コイルばねの場
合も異形断面ばね鋼線の使用が望まれている。このため
に、異形断面のダブルテーパばね鋼線が要求されてい
る。
【0004】このようなダブルテーパばね鋼線の製造方
法については、出願人が先に特開平11−169991
号公報において丸断面のダブルテーパばね鋼線について
開示した技術がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平11−169991号公報記載のダブルテーパ鋼線
は、丸断面の鋼線について開示されたものであり、異形
断面のダブルテーパばね鋼線は望まれていながら今日ま
だ市場にも存在しない。
【0006】また、従来の異形断面ばね鋼線は、丸断面
の圧延鋼材を異形断面に伸線する伸線工程と、その後に
オイルテンパなどの方法で焼入焼戻しする熱処理工程の
2工程で製造された。そのため、工程が多く工数が増し
てコスト低減が困難であるという問題点があった。
【0007】そこで本発明は、上記問題点を解決し、異
形断面のダブルテーパばね鋼線と、その安価な製造方法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の異形断面ダブルテーパばね鋼線は、異形断
面のストレート部の両端側に該ストレート部とほぼ相似
断面の先細りのテーパ部を有することを特徴とするもの
である。
【0009】また、本発明の異形断面ダブルテーパばね
鋼線用の素線は、異形断面のストレート部と該ストレー
ト部とほぼ相似断面のテーパ部が長さ方向に交互に存す
る素線であることを特徴とするものである。このような
ストレート部とテーパ部が交互に存する素線を適宜に切
断することにより、前記のストレート部の両端に先細り
のテーパ部を有する異形断面ダブルテーパばね鋼線の量
産が容易にできる。
【0010】本発明の異形断面ダブルテーパばね鋼線及
び素線の製造方法は、誘導加熱または/および直接通電
加熱手段により被加工鋼線を圧延温度まで加熱し、熱間
成形により所定異形断面のストレート部とその両端側の
該ストレート部とほぼ相似断面の先細りのテーパ部とを
成形するか、あるいは熱間成形により所定異形断面のス
トレート部と該ストレート部とほぼ相似断面のテーパ部
とが交互に存する素線を成形することを特徴とするもの
である。
【0011】前記異形断面の熱間成形は、所要断面にし
たがって対向ロール間隔が制御される圧延ロールにより
圧延されることが簡易に目的を達成するために望まし
い。
【0012】すなわち、対向ロールの間隔が圧延の進行
に伴って、コンピュータにより開いたり狭まったり制御
される圧延ロールを用いて、ストレート部はロール間隔
を一定にして圧延し、テーパ部はロール間隔を狭めなが
ら、あるいは広げながら圧延を進行させることによりテ
ーパを成形するものである。この圧延ロールは、圧延形
状により2方ロールでも、あるいは3方または4方ロー
ルの多方ロールでもよく、ロールスタンド数も1スタン
ドあるいは複数のスタンドをタンデムに配列してもよ
い。
【0013】この異形断面ダブルテーパばね鋼線は、方
形または近似梯形断面に適するが、ここでいう異形断面
とは正方形、長方形、多角形、楕円など円以外の形状を
含むものである。またテーパ部のほぼ相似断面とは、ス
トレート部と完全相似のみでなく、ストレート部と連続
的につながる近似断面を含むものをいう。
【0014】また、前記熱間成形直後に急冷して加工焼
入れを行うことにより、異形断面の成形と焼入熱処理が
1工程で可能になる。この加工焼入れは前記圧延ロール
に近接してタンデムに配設された焼入冷却手段により行
うようにすれば、圧延温度からの急冷が均一になり、高
い焼入硬さが容易に得られる。かつ、誘導加熱などによ
って急速短時間加熱することにより、通常の炉加熱より
脱炭などの欠陥が少なく、かつ高い加工焼入れの効果が
得られる。
【0015】さらに、前記加工焼入れ後に連続して誘導
加熱により焼戻しすることにより、異形断面の成形、焼
入焼戻しが連続工程でできる。この焼戻しは、前記焼入
冷却手段の後方にタンデムに配設された焼戻誘導加熱コ
イルにより、連続的に行うことが望ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の1実施形態
について具体的に説明する。図1は本発明実施例の異形
断面ダブルテーパばね鋼線と素線(以下単にダブルテー
パ鋼線という)の一例を示す図、図2は本発明実施例の
ダブルテーパ鋼線の製造装置の全体の構成を示す概念
図、図3は近似梯形断面のばね鋼線を圧延する4方ロー
ルの一例を示す図である。
【0017】図1に示すように、本発明のダブルテーパ
鋼線Sは、異形断面の断面寸法が同一のストレート部1
1の両端側にほぼ近似断面形状の先細りのテーパ部1
2、13が設けられた長さLの形状をなすものである。
これを1こづつ単独で成形しても良いが、図1に示すよ
うにストレート部11とテーパ部12、13が交互に形
成された素線を成形し、最小径の位置14で切断するこ
とにより長さLのダブルテーパ鋼線Sの量産が容易にな
る。
【0018】図2の製造装置について説明すると、上流
側から誘導加熱コイル6、圧延ロール7、水冷ジャケッ
ト(焼入冷却手段)8、及び焼戻誘導加熱コイル9がタ
ンデムに配列されている。
【0019】圧延される断面形状は、正方形、長方形の
他、図3に示すような近似梯形断面などが成形される。
図3は近似梯形断面の鋼線を圧延する4方ロールの形状
を示すものであるが、上下1対の水平ロール1、1によ
り梯形の側面を成形し、左右1対の垂直ロール2、2に
より梯形の頂底面を成形するようにされている。水平ロ
ール1、1と垂直ロール2、2は、それぞれコンピュー
タ5により、圧延の進行によりロール間隔が広くなった
り狭くなったりするように駆動制御されてダブルテーパ
鋼線のテーパ部2を成形するようになっている。
【0020】図では、圧延ロールとして4方ロールの例
が示されているが、ロール間隔がコンピュータ制御され
る水平、垂直の2方ロールをタンデムに配列しても良
い。また、ロールスタンド数も2以上をタンデムに配列
しても良い。
【0021】以下、上記製造装置により本発明のダブル
テーパ鋼線の素線を製造する方法について説明する。角
または丸断面に伸線された素材鋼線は、誘導加熱コイル
6に送られて加熱された後、圧延ロール7により例えば
図3に示すような所要の異形断面に熱間圧延される。こ
のとき、所要断面形状によってロール間隔が、コンピュ
ータ制御により変えられながら圧延が進行する。すなわ
ち、図1のストレート部11を圧延するときはロール間
隔が一定に固定されて圧延が進行される。そして先細り
のテーパ部13の位置でロール間隔が狭められながら圧
延が進行する。さらに、ストレート部11につながるテ
ーパ部12を圧延する位置でロール間隔が広げられなが
ら圧延され、ストレート部1を圧延する位置で再びロー
ル間隔が固定されて圧延される。これにより、図1に示
すようなストレート部1とテーパ部2、3が交互に存在
する素線Sが成形される。
【0022】熱間圧延された素線Sは、圧延直後水冷ジ
ャケット8により急冷されて圧延温度から加工焼入れさ
れる。さらに、焼戻誘導加熱コイル9により焼戻し温度
に加熱されて焼戻しされる。その後、図1の14の位置
で切断されて、1個づつのコイルばね用の鋼線に供せら
れる。
【0023】このように本発明によれば、両端にテーパ
部を有する異形断面のダブルテーパ鋼線が容易に圧延で
きるとともに、従来は異形断面の成形工程と焼入焼戻し
の熱処理工程の2工程で行われたものを、本発明では異
形断面成形と焼入焼戻しの熱処理を1工程で行うことが
できる。
【0024】以上説明したように本発明の異形断面ダブ
ルテーパばね鋼線とその素線は、誘導加熱などにより急
速短時間加熱されるので、他の加熱方法のように脱炭な
どの欠陥が生じない。また、圧延成形により、ストレー
ト部の異形断面と相似形断面のテーパ部が連続して成形
されるので安価に量産が可能である。また、異形に成形
圧延されると同時に加工焼入熱処理されるので、熱処理
された異形鋼線が1工程で得られ、急速加熱、加工焼入
れにより高い強度が得られる。さらに、焼入冷却手段の
後方に、焼戻し誘導加熱コイルをタンデムに設けて焼戻
しすることにより、連続的に焼入焼戻しが可能になる。
【0025】なお本実施例においては、圧延加熱を誘導
加熱によったが直接通電加熱によってもよいし、両者を
併用してもよい。また、本実施例では4方ロールを1ス
タンドとしたが2以上にしてもよく、それぞれ水平、垂
直の2方ロールをタンデムに配列しても良い。また、異
形ばね鋼線の断面形状は本実施例の近似梯形以外の方形
など種々の形状とすることもできる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のばね鋼線に
よれば、今までにない異形断面のダブルテーパばね鋼線
が得られるので、樽形、紡錘形コイルばねの特性を上げ
軽量化することができ、ばね部品の性能向上に資するこ
とができる。また、本発明の製造方法によれば、高い強
度に熱処理された異形断面のダブルテーパばね鋼線が一
工程で得られるので、ばね鋼線のコストが大幅に低減で
き、樽形、紡錘形コイルばねの用途が大きく広がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の異形断面ダブルテーパばね鋼線の素線
の一例を示す図である。
【図2】本発明実施例の異形断面ダブルテーパばね鋼線
の製造装置の全体の構成を示す概念図である。
【図3】本発明実施例の近似梯形断面のばね鋼線を圧延
する4方ロールの形状の一例をを示す図である。
【図4】紡錘形コイルばねの形状を示す図である。
【符号の説明】
1 上下水平ロール、2 左右垂直ロール、5 コンピ
ュータ、6 圧延加熱コイル、7 圧延ロール、8 水
冷ジャケット(焼入冷却手段)、9 焼戻加熱コイル、
11 ストレート部、12、13 テーパ部、14 切
断部、15 コイル胴部、16 コイル小径部、S 鋼
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C21D 9/60 102 C21D 9/60 102 9/62 102 9/62 102 Fターム(参考) 4E002 AA07 AC14 BC07 BD08 BD09 4K043 AA02 CA04 CA05 CB05 DA01 DA04 EA07 FA03 FA12 FA13 GA05 GA06

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異形断面のストレート部の両端側に該ス
    トレート部とほぼ相似断面の先細りのテーパ部を有する
    ことを特徴とする異形断面ダブルテーパばね鋼線。
  2. 【請求項2】 異形断面のストレート部と該ストレート
    部とほぼ相似断面のテーパ部とが長さ方向に交互に存す
    る素線であることを特徴とする異形断面ダブルテーパば
    ね鋼線用素線。
  3. 【請求項3】 誘導加熱または/および直接通電加熱手
    段により被加工鋼線を圧延温度まで加熱し、熱間成形に
    より所定異形断面のストレート部とその両端側の該スト
    レート部とほぼ相似断面の先細りのテーパ部とを成形す
    ることを特徴とする異形断面ダブルテーパばね鋼線の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 誘導加熱または/および直接通電加熱手
    段により被加工鋼線を圧延温度まで加熱し、熱間成形に
    より所定異形断面のストレート部と該ストレート部とほ
    ぼ相似断面のテーパ部とが交互に存する素線を成形する
    ことを特徴とする異形断面ダブルテーパばね鋼線素線の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 前記異形断面の熱間成形は、所要断面に
    したがって対向ロール間隔が制御される圧延ロールによ
    り圧延されることを特徴とする請求項3または4に記載
    の異形断面ダブルテーパばね鋼線またはその素線の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 前記異形断面ダブルテーパばね鋼線は、
    方形または近似梯形断面であることを特徴とする請求項
    5に記載の異形断面ダブルテーパばね鋼線またはその素
    線の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記熱間成形直後に急冷して加工焼入れ
    を行うことを特徴とする請求項3から6のいずれかに記
    載の異形断面ダブルテーパばね鋼線またはその素線の製
    造方法。
  8. 【請求項8】 前記加工焼入れ後に連続して、誘導加熱
    により焼戻しすることを特徴とする請求項7に記載の異
    形断面ダブルテーパばね鋼線またはその素線の製造方
    法。
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