JP2003170353A - 弁ばねの製造方法及びその弁ばね - Google Patents
弁ばねの製造方法及びその弁ばねInfo
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- JP2003170353A JP2003170353A JP2001372102A JP2001372102A JP2003170353A JP 2003170353 A JP2003170353 A JP 2003170353A JP 2001372102 A JP2001372102 A JP 2001372102A JP 2001372102 A JP2001372102 A JP 2001372102A JP 2003170353 A JP2003170353 A JP 2003170353A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面粗さを低く抑えることができると共に表
面付近に高い圧縮残留応力を付与することができる弁ば
ねの製造方法及びその弁ばねを提供する。 【解決手段】 ばね鋼線材をコイル巻きして得た弁ばね
の表面に窒化処理を施した後、アモルファス粒子を投射
材として用いてショットピ−ニング処理をする。
面付近に高い圧縮残留応力を付与することができる弁ば
ねの製造方法及びその弁ばねを提供する。 【解決手段】 ばね鋼線材をコイル巻きして得た弁ばね
の表面に窒化処理を施した後、アモルファス粒子を投射
材として用いてショットピ−ニング処理をする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弁ばねの製造方法
及びその弁ばねに関する。
及びその弁ばねに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車用エンジンは燃費の向上、
軽量化を目的として高回転化並びに高出力化が追及され
ており、これに対応するため、弁ばねの高疲労強度化へ
の要求が高まっている。現在、弁ばねの表面強化法とし
ては、窒化並びにショットピ−ニング処理の併用が一般
的であり、特にショットピ−ニングは弁ばね表面付近に
圧縮残留応力を与えることで疲労破壊起点の発生を防止
している。このため弁ばね表面付近には、より深く高い
圧縮残留応力を付与する必要がある。従って一般的に
は、ばね材料の高硬度化及び窒化処理時の表面硬度の上
昇に伴い、投射材も超硬等の高硬度なものが使用されて
いる（例えば特開平８−３２３６２６号公報）。
軽量化を目的として高回転化並びに高出力化が追及され
ており、これに対応するため、弁ばねの高疲労強度化へ
の要求が高まっている。現在、弁ばねの表面強化法とし
ては、窒化並びにショットピ−ニング処理の併用が一般
的であり、特にショットピ−ニングは弁ばね表面付近に
圧縮残留応力を与えることで疲労破壊起点の発生を防止
している。このため弁ばね表面付近には、より深く高い
圧縮残留応力を付与する必要がある。従って一般的に
は、ばね材料の高硬度化及び窒化処理時の表面硬度の上
昇に伴い、投射材も超硬等の高硬度なものが使用されて
いる（例えば特開平８−３２３６２６号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の高硬度投射材を使用すると、逆に弁ばねの表面粗
さが粗くなって表面の切り欠き効果による疲労亀裂が入
りやすくなったり、表面が過度に塑性変形されることで
最表面部の圧縮残留応力が低下して疲れ強さを下げてし
まうという問題があった。本発明は上記の問題に鑑みて
成されたもので、表面粗さを低く抑えることができると
共に表面付近に高い圧縮残留応力を付与することができ
る弁ばねの製造方法及びその弁ばねを提供することを目
的とする。
従来の高硬度投射材を使用すると、逆に弁ばねの表面粗
さが粗くなって表面の切り欠き効果による疲労亀裂が入
りやすくなったり、表面が過度に塑性変形されることで
最表面部の圧縮残留応力が低下して疲れ強さを下げてし
まうという問題があった。本発明は上記の問題に鑑みて
成されたもので、表面粗さを低く抑えることができると
共に表面付近に高い圧縮残留応力を付与することができ
る弁ばねの製造方法及びその弁ばねを提供することを目
的とする。
【０００４】上記の目的を達成するために本発明におけ
る弁ばねの製造方法は、ばね鋼線材をコイル巻きして得
た弁ばねの表面に窒化処理を施した後、アモルファス粒
子を投射材として用いてショットピ−ニング処理をする
ことを特徴とする。
る弁ばねの製造方法は、ばね鋼線材をコイル巻きして得
た弁ばねの表面に窒化処理を施した後、アモルファス粒
子を投射材として用いてショットピ−ニング処理をする
ことを特徴とする。
【０００５】また本発明における弁ばねの製造方法は、
前記アモルファス粒子のビッカース硬さＨvが９００〜
１１００、ヤング率が２０００００ＭＰa以下であるこ
とを特徴とする。
前記アモルファス粒子のビッカース硬さＨvが９００〜
１１００、ヤング率が２０００００ＭＰa以下であるこ
とを特徴とする。
【０００６】また上記の目的を達成するために本発明に
おける弁ばねは、請求項１又は２のいずれかに記載の製
造方法により製造された弁ばねであって、表面粗さＲz
が５μｍ以下となる特性を有することを特徴する。
おける弁ばねは、請求項１又は２のいずれかに記載の製
造方法により製造された弁ばねであって、表面粗さＲz
が５μｍ以下となる特性を有することを特徴する。
【０００７】また本発明における弁ばねは、請求項１又
は２のいずれかに記載の製造方法により製造された弁ば
ねであって、最大圧縮残留応力が１６００ＭＰａ以上、
表面粗さＲzが５μｍ以下となる特性を有することを特
徴する。
は２のいずれかに記載の製造方法により製造された弁ば
ねであって、最大圧縮残留応力が１６００ＭＰａ以上、
表面粗さＲzが５μｍ以下となる特性を有することを特
徴する。
【０００８】
【発明の実施の形態】一定の条件で成形した弁ばねにつ
いて各種のショットピ−ニングを施して、各々について
圧縮残留応力及び表面粗さの測定並びに疲れ試験を行っ
た結果を実施の形態として以下に説明する。
いて各種のショットピ−ニングを施して、各々について
圧縮残留応力及び表面粗さの測定並びに疲れ試験を行っ
た結果を実施の形態として以下に説明する。
【０００９】本試験では、弁ばね用シリコンクロム鋼オ
イルテンパ−線をコイリングすることによって線径が
３．２ｍｍ、コイル径が２３．５ｍｍ、総巻数が６、有
効巻数が４、自由長が５０ｍｍ、ばね定数が２４．８Ｎ
／ｍｍの弁ばねを成形し、これに低温焼鈍をした後に端
面を研磨し、続いて窒化処理を施した後、２段階のショ
ットピ−ニングを行ってサンプルを作成した。
イルテンパ−線をコイリングすることによって線径が
３．２ｍｍ、コイル径が２３．５ｍｍ、総巻数が６、有
効巻数が４、自由長が５０ｍｍ、ばね定数が２４．８Ｎ
／ｍｍの弁ばねを成形し、これに低温焼鈍をした後に端
面を研磨し、続いて窒化処理を施した後、２段階のショ
ットピ−ニングを行ってサンプルを作成した。
【００１０】該サンプルは投射材による効果を見るため
に２段目のショットピ−ニングの処理条件を変えて後述
するＡ〜Ｃの３種類を作成した。なお１段目のショット
ピ−ニングは３種類とも０．６ｍｍ径のラウンドカット
ワイヤ−（ＲＣＷ）で行った。またショットピ−ニング
は前記１段目、２段目ともエヤ−方式で投射を行った。
に２段目のショットピ−ニングの処理条件を変えて後述
するＡ〜Ｃの３種類を作成した。なお１段目のショット
ピ−ニングは３種類とも０．６ｍｍ径のラウンドカット
ワイヤ−（ＲＣＷ）で行った。またショットピ−ニング
は前記１段目、２段目ともエヤ−方式で投射を行った。
【００１１】以下にサンプルＡ〜Ｃの２段目のショット
ピ−ニングの処理条件を示す。サンプルＡは、ビッカー
ス硬さＨvが８００、ヤング率が８３０００ＭＰa、粒径
が０．２ｍｍのスチ−ルショットを投射材として使用し
た。サンプルＢは、ビッカース硬さＨvが１４００、ヤ
ング率が２１００００ＭＰa、粒径が０．２ｍｍの超硬
ショットを投射材として使用した。サンプルＣは、ビッ
カース硬さＨvが１０００、ヤング率が６００００ＭＰ
a、粒径が０．２ｍｍのアモルファス粒子を投射材とし
て使用した。
ピ−ニングの処理条件を示す。サンプルＡは、ビッカー
ス硬さＨvが８００、ヤング率が８３０００ＭＰa、粒径
が０．２ｍｍのスチ−ルショットを投射材として使用し
た。サンプルＢは、ビッカース硬さＨvが１４００、ヤ
ング率が２１００００ＭＰa、粒径が０．２ｍｍの超硬
ショットを投射材として使用した。サンプルＣは、ビッ
カース硬さＨvが１０００、ヤング率が６００００ＭＰ
a、粒径が０．２ｍｍのアモルファス粒子を投射材とし
て使用した。
【００１２】次にサンプルＡ〜Ｃの各々について圧縮残
留応力を測定した。その結果を図１のグラフに示す。こ
のグラフから、スチ−ルショット以外の超硬ショット並
びにアモルファス粒子を投射材として用いた場合には、
表面付近の圧縮残留応力も高く、かつ、深さも十分な圧
縮残留応力分布が得られることが判る。
留応力を測定した。その結果を図１のグラフに示す。こ
のグラフから、スチ−ルショット以外の超硬ショット並
びにアモルファス粒子を投射材として用いた場合には、
表面付近の圧縮残留応力も高く、かつ、深さも十分な圧
縮残留応力分布が得られることが判る。
【００１３】次にサンプルＡ〜Ｃの各々について表面粗
さを測定すると共に、各サンプルに応力条件が５８８±
５３９ＭＰａの繰り返し応力を加えて疲れ試験を行っ
た。その結果を表１に示す。
さを測定すると共に、各サンプルに応力条件が５８８±
５３９ＭＰａの繰り返し応力を加えて疲れ試験を行っ
た。その結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】上記表１から、アモルファス粒子を投射材
として用いたサンプルＣは、前述したように超硬ショッ
ト（サンプルＢ）なみの高い圧縮残留応力を得ているに
も拘らず、スチ−ルショット（サンプルＡ）なみの低い
表面粗さに抑えられていることが判る。またサンプルＣ
は、サンプルＡ及びサンプルＢに比べて平均寿命が大幅
に長いことが判る。さらにサンプルＣについて実際の疲
労起点を顕微鏡写真で調べたところ、表面からの疲労破
壊は見られず、平均的な疲労起点の深さは３００μｍで
あった。これにより、サンプルＣの疲労起点が深くて疲
れ強さの大きいことが確認できる。
として用いたサンプルＣは、前述したように超硬ショッ
ト（サンプルＢ）なみの高い圧縮残留応力を得ているに
も拘らず、スチ−ルショット（サンプルＡ）なみの低い
表面粗さに抑えられていることが判る。またサンプルＣ
は、サンプルＡ及びサンプルＢに比べて平均寿命が大幅
に長いことが判る。さらにサンプルＣについて実際の疲
労起点を顕微鏡写真で調べたところ、表面からの疲労破
壊は見られず、平均的な疲労起点の深さは３００μｍで
あった。これにより、サンプルＣの疲労起点が深くて疲
れ強さの大きいことが確認できる。
【００１６】なお本発明において、前記アモルファス粒
子のビッカース硬さＨv及びヤング率は特に限定される
ものではないが、高硬度、低ヤング率であることが好ま
しい。具体的にはビッカース硬さＨvが９００〜１１０
０、ヤング率が２０００００ＭＰa以下が好適であり、
より好ましくはビッカース硬さＨvが９５０〜１０５
０、ヤング率が５００００〜１０００００ＭＰaであ
る。
子のビッカース硬さＨv及びヤング率は特に限定される
ものではないが、高硬度、低ヤング率であることが好ま
しい。具体的にはビッカース硬さＨvが９００〜１１０
０、ヤング率が２０００００ＭＰa以下が好適であり、
より好ましくはビッカース硬さＨvが９５０〜１０５
０、ヤング率が５００００〜１０００００ＭＰaであ
る。
【００１７】また本発明の製造方法により製造された弁
ばねの表面粗さについても特に限定されるものではない
が、表面粗さＲzが５μｍ以下となることが好ましい。
ばねの表面粗さについても特に限定されるものではない
が、表面粗さＲzが５μｍ以下となることが好ましい。
【００１８】さらに本発明の製造方法により製造された
弁ばねの最大圧縮残留応力についても特に限定されるも
のではないが、最大圧縮残留応力が１６００ＭＰａ以上
となることが好ましい。
弁ばねの最大圧縮残留応力についても特に限定されるも
のではないが、最大圧縮残留応力が１６００ＭＰａ以上
となることが好ましい。
【００１９】
【発明の効果】本発明は上記の説明から明らかなよう
に、ばね鋼線材をコイル巻きして得た弁ばねの表面に窒
化処理を施した後、アモルファス粒子を投射材として用
いてショットピ−ニング処理をするから、弁ばねの表面
粗さを低く抑えることができると共に弁ばね表面付近に
高い圧縮残留応力を付与することができるため、疲労寿
命に優れた弁ばねを製造することができる等種々の効果
がある。
に、ばね鋼線材をコイル巻きして得た弁ばねの表面に窒
化処理を施した後、アモルファス粒子を投射材として用
いてショットピ−ニング処理をするから、弁ばねの表面
粗さを低く抑えることができると共に弁ばね表面付近に
高い圧縮残留応力を付与することができるため、疲労寿
命に優れた弁ばねを製造することができる等種々の効果
がある。
【図１】サンプルＡ〜Ｃの圧縮残留応力値と深さの関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
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 9/02 Ｃ２１Ｄ 9/02 Ａ
Ｆ１６Ｆ 1/06 Ｆ１６Ｆ 1/06 Ａ
(72)発明者 梶田 浩二
愛知県西春日井郡西春町大字宇福寺神明51
番地 新東ブレーター株式会社内
(72)発明者 梅村 貢
愛知県豊川市穂ノ原三丁目１番地 新東工
業株式会社豊川製作所内
Ｆターム(参考） 3J059 AB11 AD04 BA01 BB01 BC02
BD01 EA08 EA09 GA07
4E070 AA03 AB09 BC23 EA01 EA05
4K042 AA01 BA04
Claims (4)
- 【請求項１】 ばね鋼線材をコイル巻きして得た弁ばね
の表面に窒化処理を施した後、アモルファス粒子を投射
材として用いてショットピ−ニング処理をすることを特
徴とする弁ばねの製造方法。 - 【請求項２】 前記アモルファス粒子のビッカース硬さ
Ｈvが９００〜１１００、ヤング率が２０００００ＭＰa
以下であることを特徴とする請求項１記載の弁ばねの製
造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２のいずれかに記載の製造
方法により製造された弁ばねであって、表面粗さＲzが
５μｍ以下となる特性を有することを特徴する弁ばね。 - 【請求項４】 請求項１又は２のいずれかに記載の製造
方法により製造された弁ばねであって、最大圧縮残留応
力が１６００ＭＰａ以上、表面粗さＲzが５μｍ以下と
なる特性を有することを特徴する弁ばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372102A JP2003170353A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 弁ばねの製造方法及びその弁ばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001372102A JP2003170353A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 弁ばねの製造方法及びその弁ばね |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003170353A true JP2003170353A (ja) | 2003-06-17 |
Family
ID=19181046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001372102A Pending JP2003170353A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | 弁ばねの製造方法及びその弁ばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003170353A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007105775A1 (ja) | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 金属部材の製造方法及び構造部材 |
| WO2011129179A1 (ja) | 2010-04-14 | 2011-10-20 | 日本発條株式会社 | ばねおよびその製造方法 |
| CN102416411A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-04-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种疲劳性能优良的直接冷拉拔弹簧钢线材的制造方法 |
| CN105728601A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-07-06 | 上海中国弹簧制造有限公司 | 气门弹簧的制造工艺 |
| JP2020076146A (ja) * | 2018-08-23 | 2020-05-21 | 態金材料科技股▲ふん▼有限公司 | 金属ガラス粒子が衝突した基板においてピーニングと成膜とを同時に行う動的衝撃方法 |
-
2001
- 2001-12-06 JP JP2001372102A patent/JP2003170353A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007105775A1 (ja) | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 金属部材の製造方法及び構造部材 |
| JP2007245275A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属部材の製造方法及び構造部材 |
| EP1995335A1 (en) * | 2006-03-15 | 2008-11-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Process for manufacturing metal member, and structural member |
| EP1995335A4 (en) * | 2006-03-15 | 2010-11-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | METHOD FOR MANUFACTURING METAL ELEMENT AND STRUCTURAL ELEMENT |
| US7934407B2 (en) | 2006-03-15 | 2011-05-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Process for producing metallic component and structural member |
| US9080233B2 (en) | 2010-04-14 | 2015-07-14 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring and method for producing same |
| CN102834540A (zh) * | 2010-04-14 | 2012-12-19 | 日本发条株式会社 | 弹簧及其制造方法 |
| CN102834540B (zh) * | 2010-04-14 | 2015-05-27 | 日本发条株式会社 | 弹簧及其制造方法 |
| WO2011129179A1 (ja) | 2010-04-14 | 2011-10-20 | 日本発條株式会社 | ばねおよびその製造方法 |
| CN102416411A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-04-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种疲劳性能优良的直接冷拉拔弹簧钢线材的制造方法 |
| CN105728601A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-07-06 | 上海中国弹簧制造有限公司 | 气门弹簧的制造工艺 |
| JP2020076146A (ja) * | 2018-08-23 | 2020-05-21 | 態金材料科技股▲ふん▼有限公司 | 金属ガラス粒子が衝突した基板においてピーニングと成膜とを同時に行う動的衝撃方法 |
| JP7437004B2 (ja) | 2018-08-23 | 2024-02-22 | 態金材料科技股▲ふん▼有限公司 | 金属ガラス粒子が衝突した基板においてピーニングと成膜とを同時に行う動的衝撃方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041126 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080404 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080526 |
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| A02 | Decision of refusal |
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| A072 | Dismissal of procedure |
Effective date: 20091113 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 |