JP2006336067A - Method for manufacturing non-heat treated high-strength bolt - Google Patents

Method for manufacturing non-heat treated high-strength bolt Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily improve the relaxation characteristic of a non-heat treated high-strength bolt. <P>SOLUTION: After a non-heat treated bolt is formed (S10), the axial load equivalent to ≥80% and <100% of the tensile strength of the bolt is applied to the bolt to provide the plastic strain by using a tensile tool (S12), and the bolt is unloaded and detached from the tool (S14). The detached bolt is subjected to the bluing treatment in the treatment condition range surrounded by each treatment condition of 5 minutes at 200°C, 60 minutes at 200°C, 1 minute at 250°C, 10 minutes at 250°C, 0.5 minute at 300°C, 5 minutes at 300°C, 0.5 minute at 400°C, and 1 minute at 400°C in the relationship between the temperature and the time for heat treatment (S16). According to the load application condition, the bluing treatment can be performed before applying the load, and the bluing treatment can be eliminated. The load can be applied by using a rotating and fastening tool in place of the tensile tool. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は非調質高強度ボルトの製造方法に係り、特にリラクセーション特性に優れる非調質の高強度ボルトの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a non-tempered high-strength bolt, and more particularly to a method for manufacturing a non-tempered high-strength bolt excellent in relaxation characteristics.

一般的な高強度ボルト用鋼には、中炭素合金鋼、例えばSCM435、SCM440、SCr440等が使用され、焼き入れ焼戻し(調質)によって必要な強度を確保しており、これらから製造されたボルトは調質ボルトと呼ばれる。しかしながら、自動車や各種産業機械用として使用される一般の高強度ボルトでは、引張強度が約1200MPaを超えるといわゆる遅れ破壊の感受性が高まることが知られている。   Common high-strength bolt steels are medium carbon alloy steels such as SCM435, SCM440, and SCr440, and the necessary strength is ensured by quenching and tempering (tempering). Is called tempered bolt. However, it is known that in general high-strength bolts used for automobiles and various industrial machines, when the tensile strength exceeds about 1200 MPa, the sensitivity of so-called delayed fracture increases.

遅れ破壊は、非腐食性環境で起こるものと、腐食性環境で起こるものとがあるが、その発生要因が複雑に絡み合っているといわれ、一概にその原因を特定するのは困難である。遅れ破壊を左右する要因としては、焼戻し温度、組織、材料硬さ、結晶粒度、各種合金元素等の関与が一応認められているが、遅れ破壊を防止するための有効な手段が確立されている訳でなく、試行錯誤的に種々の方法が提案されているのが現状である。   There are two types of delayed fractures, one occurring in a non-corrosive environment and the other occurring in a corrosive environment. The generation factors are said to be intricately intertwined, and it is difficult to generally identify the cause. Although factors such as tempering temperature, structure, material hardness, crystal grain size, and various alloying elements have been recognized as factors that influence delayed fracture, effective means for preventing delayed fracture have been established. In fact, various methods have been proposed by trial and error.

また、特に高温で使用されるボルトでは、使用中に締付力の低下を招くいわゆるリラクセーション現象(応力緩和)が顕著となる。例えば、150℃で引張のままで放置すると、30%もの荷重低下が生じることがある。このように、高強度ボルトの使用環境では、遅れ破壊とリラクセーション現象とが課題として知られている。   In particular, in a bolt used at a high temperature, a so-called relaxation phenomenon (stress relaxation) that causes a decrease in tightening force during use becomes significant. For example, when left standing at 150 ° C., the load may be reduced by 30%. Thus, in the environment where high-strength bolts are used, delayed fracture and relaxation phenomenon are known as problems.

特許文献1には、パテンティング処理(パーライト化処理)により、パーライト組織を80%以上とする鋼材を強伸線加工し、冷間圧延によりボルト形状に成形したものをブルーイング処理(歪み時効処理)して、遅れ破壊特性とリラクセーション特性が改善されることが開示されている。   In Patent Document 1, a steel material having a pearlite structure of 80% or more is strongly drawn by a patenting treatment (pearlite treatment), and is formed into a bolt shape by cold rolling. ) To improve delayed fracture characteristics and relaxation characteristics.

特許文献2には、リラクセーション現象の原因として、鋼製ボルトにはその製造プロセスにおいて引き抜き等の塑性加工を経ているため、その結晶格子内に多数の転位が導入されることを指摘する。すなわち、ボルトの締め付け等の引張応力下では、これらの転位の移動が起って伸びが生じ、その伸びに起因して応力緩和が生じると述べている。そして、特許文献1の鋼製ボルトのブルーイング処理に触れ、この処理方法では、いまだリラクセーション特性の改善が十分でないとしている。そして、ボルト保持具にボルトをネジこみ、弾性限界を超える軸線方向の引っ張り応力を負荷し、その被負荷領域を200℃から300℃の間の熱処理を行うことでリラクセーション特性が改善されることが開示されている。   Patent Document 2 points out that as a cause of the relaxation phenomenon, many dislocations are introduced into the crystal lattice of a steel bolt because it undergoes plastic working such as drawing in the manufacturing process. That is, it is stated that, under tensile stress such as tightening of bolts, these dislocations move and cause elongation, and stress relaxation occurs due to the elongation. And it touches on the blueing process of the steel volt | bolt of patent document 1, and this process method still says that the improvement of a relaxation characteristic is not enough. Then, the relaxation characteristics can be improved by screwing the bolt into the bolt holder, applying a tensile stress in the axial direction exceeding the elastic limit, and performing a heat treatment between 200 ° C. and 300 ° C. in the loaded region. It is disclosed.

特開2001−348618号公報JP 2001-348618 A 特開2004−116624号公報JP 2004-116624 A

特許文献2の実施の形態による方法では、ボルト保持具にボルトをネジこんで弾性限界を超える軸線方向の引っ張り応力を負荷しその状態で200℃から300℃の間の熱処理を行うことになる。すなわち、各ボルトをそれぞれボルト保持具に取り付けた状態で熱処理装置に投入するので、熱処理装置が大掛かりとなり、またその生産性がよくない。しかし、特許文献1に開示される単なるブルーイング熱処理のみではいまだリラクセーション特性の改善が十分でないことが特許文献2に述べられている。このように、従来技術において、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善について課題が残されている。   In the method according to the embodiment of Patent Document 2, a bolt is screwed into a bolt holder and an axial tensile stress exceeding the elastic limit is applied, and heat treatment between 200 ° C. and 300 ° C. is performed in that state. That is, since each bolt is attached to the bolt holder and put into the heat treatment apparatus, the heat treatment apparatus becomes large and the productivity is not good. However, Patent Document 2 states that the mere bluing heat treatment disclosed in Patent Document 1 is not enough to improve the relaxation characteristics. Thus, in the prior art, there remains a problem with respect to improving the relaxation characteristics of the non-tempered high strength bolt.

本発明の目的は、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善をより容易に行うことを可能とする非調質高強度ボルトの製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the non-tempered high strength bolt which makes it possible to improve the relaxation characteristic in a non-tempered high strength bolt more easily.

本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、リラクセーション特性の改善を行う実験の中で見出した事実に基づいて、それを製造方法としたものである。その実験は、軸方向荷重を与えて塑性歪を与えたまま熱処理すること以外の方法、より具体的には、塑性歪を与えた後その荷重を除荷することを含んで、リラクセーション特性の改善が図れないか等の目的のために行われたものである。その結果、いくつかの条件の下で、塑性歪を与えた後その荷重を除荷することを含んでも、高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善を図ることができることを見出した。以下は、これらの実験結果を非調質高強度ボルトの製造方法としたものである。   The manufacturing method of the non-tempered high-strength bolt according to the present invention is based on the facts found in the experiment for improving the relaxation characteristics, which is the manufacturing method. The experiment includes a method other than heat treatment while applying an axial load and applying plastic strain, and more specifically, unloading the load after applying plastic strain to improve relaxation characteristics. This was done for the purpose of not being able to plan. As a result, it has been found that the relaxation characteristics of high-strength bolts can be improved even when unloading after applying plastic strain under some conditions. In the following, these experimental results are used as a method for producing a non-tempered high strength bolt.

本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、非調質ボルトを成形後、任意の引張治具を用いてそのボルトの引張強度の80%以上100%未満に相当する軸方向荷重を負荷して塑性歪を与える荷重負荷工程と、ボルトを治具から徐荷し取り外す除荷工程と、取り外したボルトを、熱処理する温度と時間との関係において、200℃で5分、及び200℃で60分、及び250℃で1分、及び250℃で10分、及び300℃で0.5分、及び300℃で5分、及び400℃で0.5分、及び400℃で1分の各処理条件で囲まれる処理条件範囲でブルーイング処理を行う処理工程と、を含むことを特徴とする。   The method for producing a non-tempered high strength bolt according to the present invention is a method for producing an axial load corresponding to 80% or more and less than 100% of the tensile strength of the bolt after forming the non-tempered bolt. In the relationship between the load loading process for applying plastic strain by loading, the unloading process for gradually unloading and removing the bolt from the jig, and the temperature and time for heat treatment of the removed bolt, 5 minutes at 200 ° C. and 200 ° C. 60 minutes at 250 ° C and 1 minute at 250 ° C and 10 minutes at 250 ° C and 0.5 minutes at 300 ° C and 5 minutes at 300 ° C and 0.5 minutes at 400 ° C and 1 minute at 400 ° C And a processing step of performing blueing processing within a processing condition range surrounded by each processing condition.

この構成により、引張治具を用いてボルトに荷重負荷工程の後、除荷し、取り外したボルトを、所定の処理条件範囲の下で熱処理するので、荷重負荷のまま熱処理しなくても済み、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善をより容易に行うことができる。   With this configuration, the bolt is unloaded after the load loading step using a tension jig, and the removed bolt is heat-treated under a predetermined processing condition range, so it is not necessary to heat-treat with the load applied. The relaxation characteristics of the non-tempered high strength bolt can be improved more easily.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、非調質ボルトを成形後、任意の引張治具を用いてそのボルトの引張強度の90%以上100%未満に相当する軸方向荷重を負荷して塑性歪を与える荷重負荷工程と、ボルトを引張治具から徐荷し取り外す除荷工程と、を含むことを特徴とする。   Moreover, the manufacturing method of the non-tempered high-strength bolt according to the present invention is the axial direction corresponding to 90% or more and less than 100% of the tensile strength of the bolt using an arbitrary tensile jig after forming the non-tempered bolt. It includes a load loading step of applying a load and applying plastic strain, and an unloading step of gradually unloading and removing the bolt from the tension jig.

この構成によれば、荷重負荷が所定の範囲で強いものであれば、引張治具を用いてボルトに荷重負荷工程の後、除荷するのみでよく、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善を、さらにより容易に行うことができる。   According to this configuration, if the load is strong within a predetermined range, it is only necessary to unload the bolt after the load loading process using a tension jig. Improvements can be made even more easily.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、非調質ボルトを成形後、処理温度範囲を200℃以上250℃以下、処理時間範囲を15分以上30分以下のブルーイング処理を行う処理工程と、ブルーイング処理後のボルトを、任意の引張治具を用いてそのボルトの引張強度の90%以上100%未満に相当する軸方向荷重を負荷して塑性歪を与える荷重負荷工程と、ボルトを引張治具から徐荷し取り外す除荷工程と、を含むことを特徴とする。   Moreover, the manufacturing method of the non-tempered high-strength bolt which concerns on this invention is the blueing process of processing temperature range 200 degreeC or more and 250 degrees C or less and processing time range 15 minutes or more and 30 minutes or less after shaping | molding a non-tempered bolt. And a load load that gives plastic strain by applying an axial load corresponding to 90% or more and less than 100% of the tensile strength of the bolt using an arbitrary tensile jig. And a unloading step of gradually unloading and removing the bolt from the tension jig.

この構成によれば、荷重負荷が所定の範囲で強いものであれば、熱処理を事前に行い、その後引張治具を用いてボルトに荷重負荷し、除荷することでよく、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善を、より容易に行うことができる。   According to this configuration, if the load is strong within a predetermined range, heat treatment is performed in advance, and then the bolt is loaded and unloaded using a tension jig. The relaxation characteristics of the bolt can be improved more easily.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法において、引張治具は、成形後のボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3の部分の少なくとも一部でボルトのネジ部を嵌合させる形状を有し、荷重負荷工程は、塑性歪を与えるボルトのネジ部を引張治具の長さL3の部分の少なくとも一部で嵌合させて、引張治具にボルトを取り付ける取付工程と、引張治具に取り付けられたボルトを軸線方向に任意の軸方向荷重の下で引っ張る引張工程と、を有することが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the non-tempered high-strength bolt according to the present invention, the tension jig is shorter than the effective length L1 of the threaded portion of the bolt after molding, and the bolt is used to be fitted to the counterpart in actual use. It has a shape in which a screw portion of a bolt is fitted to at least a part of an arbitrary length L3 that is longer than the fitting length L2, and the load portion of the load loading step includes a bolt jig portion that applies plastic strain. A step of fitting at least a part of the portion of the length L3 and attaching the bolt to the tension jig, and a tension step of pulling the bolt attached to the tension jig in the axial direction under an arbitrary axial load It is preferable to have.

上記構成により、引張治具を用いて、ネジ部の実効長さL1のうち嵌合していないネジ部分に、塑性歪を与えることができる。   With the above-described configuration, plastic strain can be applied to a screw portion that is not fitted in the effective length L1 of the screw portion using a tension jig.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、非調質ボルトを成形後、任意の回転締付治具を用いてそのボルトの任意のスナグトルクで締め付け、さらに、90度以上270度以下の角度の増し締めを行う荷重負荷工程と、ボルトを治具から徐荷し取り外す除荷工程と、取り外したボルトを、熱処理する温度と時間との関係において、200℃で5分、及び200℃で60分、及び250℃で1分、及び250℃で10分、及び300℃で0.5分、及び300℃で5分、及び400℃で0.5分、及び400℃で1分の各処理条件で囲まれる処理条件範囲でブルーイング処理を行う処理工程と、を含むことを特徴とする。   The non-heat treated high-strength bolt manufacturing method according to the present invention is a method of forming a non-heat treated bolt and then tightening the bolt with an arbitrary snag torque using an arbitrary rotary tightening jig. 5 minutes at 200 ° C. in the relationship between the load loading step of retightening at an angle of less than an angle, the unloading step of unloading and removing the bolt from the jig, and the temperature and time for heat treatment of the removed bolt, and 60 minutes at 200 ° C and 1 minute at 250 ° C and 10 minutes at 250 ° C and 0.5 minutes at 300 ° C and 5 minutes at 300 ° C and 0.5 minutes at 400 ° C and 1 at 400 ° C And a processing step of performing a blueing process within a processing condition range surrounded by each processing condition.

この構成により、回転締付治具を用いてボルトに荷重負荷工程の後、除荷し、取り外したボルトを、所定の処理条件範囲の下で熱処理するので、荷重負荷のまま熱処理しなくても済み、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善をより容易に行うことができる。   With this configuration, the bolt is unloaded after the load loading process using the rotary tightening jig, and the removed bolt is heat treated under a predetermined processing condition range. In other words, the relaxation characteristics of the non-tempered high strength bolt can be improved more easily.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、非調質ボルトを成形後、任意の回転締付治具を用いてそのボルトの任意のスナグトルクで締め付け、さらに、180度以上270度以下の角度の増し締めを行う荷重負荷工程と、ボルトを回転締付治具から徐荷し取り外す除荷工程と、を含むことを特徴とする。   The non-heat treated high-strength bolt manufacturing method according to the present invention is a method of forming a non-heat treated bolt, and then tightening the bolt with an arbitrary snag torque using an arbitrary rotary tightening jig. It includes a load loading step of performing additional tightening at an angle of less than or equal to a degree, and an unloading step of gradually unloading and removing the bolt from the rotary tightening jig.

この構成によれば、荷重負荷が所定の範囲で強いものであれば、回転締付治具を用いてボルトに荷重負荷工程の後、除荷するのみでよく、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善を、さらにより容易に行うことができる。   According to this configuration, if the load is strong within a predetermined range, it is only necessary to unload the bolt after the load loading process using the rotary tightening jig, and the relaxation in the non-tempered high strength bolt Improvements in properties can be made even more easily.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法は、非調質ボルトを成形後、処理温度範囲を200℃以上250℃以下、処理時間範囲を15分以上30分以下のブルーイング処理を行う処理工程と、ブルーイング処理後の非調質ボルトを、任意の回転締付治具を用いてそのボルトの任意のスナグトルクで締め付け、さらに、90度以上270度以下の角度の増し締めを行う荷重負荷工程と、ボルトを回転締付治具から徐荷し取り外す除荷工程と、を含むことを特徴とする。   Moreover, the manufacturing method of the non-tempered high-strength bolt which concerns on this invention is the blueing process of processing temperature range 200 degreeC or more and 250 degrees C or less and processing time range 15 minutes or more and 30 minutes or less after shaping | molding a non-tempered bolt. And the non-tempered bolt after the brewing treatment is tightened with an arbitrary snag torque of the bolt using an arbitrary rotary tightening jig, and further tightened at an angle of 90 degrees to 270 degrees And a load unloading step of unloading and removing the bolt from the rotary fastening jig.

この構成によれば、荷重負荷が所定の範囲で強いものであれば、熱処理を事前に行い、その後回転締付治具を用いてボルトに荷重負荷し、除荷することでよく、非調質高強度ボルトにおけるリラクセーション特性の改善を、より容易に行うことができる。   According to this configuration, if the load is strong within a predetermined range, heat treatment is performed in advance, and then the bolt is loaded and unloaded using a rotary tightening jig. The relaxation characteristics of the high-strength bolt can be improved more easily.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法において、高強度ボルトは、軸径より大きい径の頭部を有する頭部付ボルトであり、回転締付治具は、ボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3のネジ部を一部に有する貫通穴を含み、頭部付ボルトを貫通穴に挿入しネジ部にねじ込んでL3の長さで嵌合させたとき頭部が貫通穴の端部で止まる形状を備え、荷重負荷工程は、頭部付ボルトを、その頭部が回転締付治具の端部で止まるまでねじ込んで取り付ける取付工程と、頭部付ボルトを、頭部が回転締付治具の端部で止まっている状態でさらに任意の大きさのスナグトルクで締め付ける締付工程と、頭部付ボルトを、スナグトルクの締め付け状態からさらに任意の角度で増し締めする増し締め工程と、を有することが好ましい。   Further, in the method for producing a non-tempered high strength bolt according to the present invention, the high strength bolt is a bolt with a head having a head having a diameter larger than the shaft diameter, and the rotary fastening jig is a screw portion of the bolt. Including a through-hole having a part of a screw portion of an arbitrary length L3 that is shorter than the effective length L1 and whose bolt is fitted to the other party in actual use and longer than the fitting length L2. When the bolt is inserted into the through hole, screwed into the threaded portion, and fitted with the length of L3, the head has a shape that stops at the end of the through hole. Screwing in until it stops at the end of the rotary tightening jig, and the bolt with the head with a snug torque of any size with the head stopped at the end of the rotary tightening jig Tightening process of tightening and tightening bolts with heads with snag torque It is preferred to have the tightening step of tightening in addition any angle al, the.

上記構成により、回転締付治具を用いて頭部付ボルトを増し締めすることで、ネジ部の実効長さL1のうち嵌合していないネジ部分に、塑性歪を与えることができる。   With the above-described configuration, by tightening the head-attached bolt using the rotary fastening jig, plastic strain can be applied to the screw portion that is not fitted in the effective length L1 of the screw portion.

また、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法において、高強度ボルトは、軸の少なくとも両端部にネジ部を有するスタッドボルトであり、回転締付治具は、ボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3のネジ部を一部に有する穴を含み、スタッドボルトを穴に挿入しネジ部にねじ込んでその一方端のネジ部をL3の長さで嵌合させたときスタッドボルトの他方端が穴の端部よりL2以上突き出る形状を備え、荷重負荷工程は、スタッドボルトを、回転締付治具の穴に挿入しネジ部にねじ込み、その一方端のネジ部をL3の長さで嵌合させ、穴の端部から突き出るスタッドボルトの他方端に締付ナットを取り付ける取付工程と、締付ナットを穴の端部で止まるまで回転させた後、スタッドボルトを任意の大きさのスナグトルクで締め付ける締付工程と、締付ナットを、スナグトルクの締め付け状態からさらに任意の角度で増し締めする増し締め工程と、を有することが好ましい。   In the method for producing a non-tempered high-strength bolt according to the present invention, the high-strength bolt is a stud bolt having screw portions at least at both ends of the shaft, and the rotary tightening jig is an effective screw portion of the bolt. Including a hole that has a screw part of an arbitrary length L3 that is shorter than the length L1 and that is longer than the use fitting length L2 that the bolt is fitted to the other party in actual use, and inserts a stud bolt into the hole When the screw part is screwed into the screw part and the screw part at one end thereof is fitted with the length of L3, the other end of the stud bolt has a shape protruding more than L2 from the end part of the hole. Installation process of inserting into the hole of the rotary tightening jig, screwing it into the screw part, fitting the screw part at one end to the length of L3, and attaching the tightening nut to the other end of the stud bolt protruding from the end of the hole And tighten the clamping nut And then tightening the stud bolt with a snug torque of any size, and a retightening step of further tightening the tightening nut at an arbitrary angle from the tightened state of the snag torque. Is preferred.

上記構成により、回転締付治具を用いてスタッドボルトを増し締めすることで、ネジ部の実効長さL1のうち嵌合していないネジ部分に、塑性歪を与えることができる。   With the above-described configuration, the strain bolt can be plastically strained on the screw portion that is not fitted in the effective length L1 of the screw portion by tightening the stud bolt using the rotary fastening jig.

上記のように、本発明に係る非調質高強度ボルトの製造方法によれば、リラクセーション特性の改善をより容易に行うことが可能となる。   As described above, according to the method for producing a non-tempered high-strength bolt according to the present invention, the relaxation characteristics can be improved more easily.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態に付き詳細に説明する。以下では6通りのリラクセーション特性が改善される非調質高強度ボルトの製造方法について説明するが、それらに共通する点は、荷重負荷のまま熱処理しなくても済む製造方法によってリラクセーション特性が改善されるところにある。これら6通りの製造方法は、荷重負荷の方法が引張治具を用いるものと回転締付治具を用いるものとでそれぞれ3通りずつになる。すなわち、荷重負荷の治具の差異を除けば、3通りの異なる処理の製造方法に分けることができる。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, a method for manufacturing a non-tempered high-strength bolt in which six types of relaxation characteristics are improved will be described. However, in common with them, the relaxation characteristics are improved by a manufacturing method that does not require heat treatment with a load applied. There is. In these six manufacturing methods, there are three load methods, one using a tension jig and the other using a rotary tightening jig. That is, it can be divided into three different manufacturing methods except for differences in load-loading jigs.

3通りの製造方法の処理の違いは、荷重負荷の程度、すなわち成形後のボルトに与える塑性歪の大きさによって生じるものである。すなわち、第1の製造方法は、荷重負荷−除荷−熱処理の手順で行われる。第2、第3の製造方法は、第1の製造方法よりも荷重負荷の程度を強くするもので、第2の製造方法は荷重負荷−除荷のみで済ますものである。第3の方法は、熱処理を事前に行い、その後はやはり荷重負荷−除荷のみで済ますものである。以下にこれら6通りの製造方法につき、詳細に説明する。   The difference in processing among the three manufacturing methods is caused by the degree of load, that is, the magnitude of plastic strain applied to the bolt after forming. That is, the first manufacturing method is performed by the procedure of load loading-unloading-heat treatment. In the second and third manufacturing methods, the degree of load is made stronger than in the first manufacturing method, and in the second manufacturing method, only load load-unloading is required. In the third method, heat treatment is performed in advance, and thereafter, only loading / unloading is required. Hereinafter, these six production methods will be described in detail.

図1は、非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。高強度ボルトの製造方法は、成形されたボルト、すなわちすでにボルトの外形に成形されたものに所定の処理を行うことでリラクセーション特性を改善するもので、その点で、ボルトの外形を備えるものを製造することを前提として、その外形でリラクセーション特性の優れたボルトを製造する方法である。   FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a method for manufacturing a non-tempered high strength bolt. The manufacturing method of the high-strength bolt is to improve the relaxation characteristics by performing a predetermined treatment on the formed bolt, that is, the one already formed into the outer shape of the bolt. This is a method for manufacturing a bolt having an outer shape and excellent relaxation characteristics on the premise of manufacturing.

ボルト成形の工程(S10)は、素材からボルトの外形を有するものを作り出すまでの工程である。その内容は、ピアノ線材の素材を準備する工程、その素材をパテンティング処理、すなわち任意に定めるパーライト占有率となるようにパーライト化処理を行う工程、パーライト化処理したものを任意に定める減面率、すなわち線材の断面積の減少率の下で引き抜きする加工工程を含む。この工程の後で、引張強度が1500MPaから1700MPaとなるように、素材材質、パテンティング処理、引き抜き加工処理の条件等を定めるのが好ましい。引き抜き加工工程の後、任意の転造条件の下で、スタッドボルトは転 造のみ、頭部付ボルトはさらに頭部成形を行う。   The bolt forming step (S10) is a step until a material having a bolt outer shape is produced from a material. The contents are: a process for preparing a piano wire material, a patenting process for the material, that is, a process for performing a pearlite process so as to obtain an arbitrarily determined pearlite occupancy ratio, and a surface reduction rate that is arbitrarily determined for the pearlite process. That is, it includes a processing step of drawing under a reduction rate of the cross-sectional area of the wire. After this step, it is preferable to determine the material material, the patenting process, the conditions for the drawing process, and the like so that the tensile strength is 1500 MPa to 1700 MPa. After the drawing process, under the optional rolling conditions, the stud bolts are only rolled, and the head bolts are further molded.

ピアノ線材の素材としては、JISで規定されるSWRS82Bを用いることができる。もちろんその他の材料からなる素材線材、例えば冷間圧造用炭素鋼線材SWRCH等を用いることにしてもよい。線材直径は、引き抜き加工工程の減面率とボルトサイズを考慮し、8mmから9.5mmとすることができる。   As a material of the piano wire, SWRS82B defined by JIS can be used. Of course, a raw material wire made of other materials, for example, a carbon steel wire SWRCH for cold forging may be used. The wire diameter can be set to 8 mm to 9.5 mm in consideration of the area reduction rate and the bolt size in the drawing process.

パテンティング処理としては、950℃に加熱してオーステナイト化し、その後525℃の鉛浴で恒温変態処理を行い、パーライト組織を有する線材とすることができる。もちろん素材に合わせて、これらの処理温度条件を変更してもよい。   As the patenting treatment, the wire material having a pearlite structure can be obtained by heating to 950 ° C. to form austenite and then performing a constant temperature transformation treatment in a 525 ° C. lead bath. Of course, these processing temperature conditions may be changed according to the material.

引き抜き加工工程は、パテンティング処理のあと、周知の酸洗処理、ボンデ処理等を経て、引き抜き装置により任意の減面率で加工する。減面率としては上記引張強度を確保するために50%程度となる。減面後の線径は、5.35mm又は6.35mmとし、これにより転造後のボルトを、有効径5.35mmのM6又は有効径6.35mmのM7のスタッドボルト及び六角頭部付ボルトとする。ここでスタッドボルトとは、軸径よりも大きな頭部のないボルトのことである。また有効径5.35mmのM6ボルトとは、ネジ部のない軸の直径と、ネジ部の実効直径とが同じ5.35mmのボルトのことである。実効直径は、ネジ部の山径と谷径の中間の直径である。なお、有効径に対応して用いられるものは、称呼径で、この場合はネジ部のない軸の直径と、ネジ部の山径(呼び径)とが同じである。有効径形状と称呼径形状とでは、ボルト圧造工程におけるネジ成形の歪や、後述の軸方向荷重負荷の塑性歪の様子が異なることがあり、それにより、非調質高強度ボルトの製造方法の条件等が異なることがある。   In the drawing process, after a patenting process, a known pickling process, a bond process, and the like are performed, and the sheet is processed with an arbitrary reduction in area by a drawing apparatus. The area reduction rate is about 50% in order to ensure the tensile strength. The wire diameter after the surface reduction is 5.35 mm or 6.35 mm, and as a result, the bolt after rolling is M6 with an effective diameter of 5.35 mm or an M7 stud bolt with an effective diameter of 6.35 mm and a hexagon head bolt. And Here, a stud bolt is a bolt without a head larger than a shaft diameter. Further, the M6 bolt having an effective diameter of 5.35 mm is a bolt having the same diameter as that of the shaft without the screw portion and the effective diameter of the screw portion of 5.35 mm. The effective diameter is an intermediate diameter between the crest diameter and the trough diameter of the screw portion. In addition, what is used corresponding to the effective diameter is a nominal diameter. In this case, the diameter of the shaft without the screw portion is the same as the crest diameter (nominal diameter) of the screw portion. The effective diameter shape and the nominal diameter shape may differ in the thread forming distortion in the bolt forging process and the plastic strain of the axial load load described later, and thereby, the manufacturing method of the non-tempered high strength bolt Conditions may vary.

このようにして、ボルト成形がなされると、次に引張治具で塑性歪を与える荷重負荷工程(S12)となる。荷重負荷工程は、ボルトをその弾性限界を超えて引っ張り、ネジ部に任意の塑性歪を与える工程である。その塑性歪は、そのボルトが実際の装置等に取り付けられたときに相手のネジ部と嵌合するいわゆる嵌合部でない部分に与えられることが好ましい。この塑性歪は、ボルト成形までの工程で導入される可動転位の増殖によるリラクセーション(応力緩和)の現象を抑制するために導入されるものである。したがってこの塑性歪は、ボルト締結の際にボルトが延ばされる部分、すなわち嵌合部でないネジ部を設け、そこに与えられることが好ましい。   Thus, if bolt formation is made, it will become a load loading process (S12) which next gives plastic strain with a tension jig. The load loading step is a step of pulling the bolt beyond its elastic limit and giving an arbitrary plastic strain to the screw portion. It is preferable that the plastic strain is applied to a portion that is not a so-called fitting portion that fits with the other screw portion when the bolt is attached to an actual device or the like. This plastic strain is introduced in order to suppress the phenomenon of relaxation (stress relaxation) due to proliferation of movable dislocations introduced in the process up to bolt forming. Therefore, this plastic strain is preferably applied to a portion where the bolt is extended when fastening the bolt, that is, a screw portion which is not a fitting portion.

その様子について図2を用いて説明する。図2(a)はいわゆるスタッドボルト10を示す図で、軸部の両端にネジ部12が実効長L1でそれぞれ切られている。ここでL2と示したのは、このスタッドボルト10が、実使用において相手側の雌ネジと嵌合する長さ、いわゆる使用嵌合部14の長さである。したがって、ネジ部12の内で使用嵌合部14以外の部分、つまり実使用において相手側の雌ネジと嵌合せず裸のままの使用時裸ネジ部15において塑性歪が生じることが好ましい。   This will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a view showing a so-called stud bolt 10 in which screw portions 12 are cut at both ends of the shaft portion with an effective length L1. Here, L2 is a length that the stud bolt 10 is fitted to the mating female screw in actual use, that is, a so-called use fitting portion 14. Therefore, it is preferable that plastic strain is generated in a portion other than the use fitting portion 14 in the screw portion 12, that is, in the bare screw portion 15 in use when not being fitted to the mating female screw in actual use.

図2(b)はいわゆる六角ボルト20を示し、ここでは頭部21の下の首部を残して軸部の先端側にネジ部22が実効長L1で切られている。ここでL2と示したのは、この六角ボルト20が、実使用において相手側の雌ネジと嵌合する使用嵌合部24の使用嵌合長さである。したがって、ネジ部22の内で使用嵌合部24以外の使用時裸ネジ部25において塑性歪が生じることが好ましい。   FIG. 2B shows a so-called hexagon bolt 20, in which a threaded portion 22 is cut at an effective length L <b> 1 on the distal end side of the shaft portion, leaving the neck portion below the head portion 21. Here, L2 indicates the use fitting length of the use fitting portion 24 in which the hexagon bolt 20 is fitted with the mating female screw in actual use. Therefore, it is preferable that plastic strain is generated in the bare screw portion 25 in use other than the use fitting portion 24 in the screw portion 22.

図3は、ボルトの使用嵌合部以外の裸ネジ部に塑性歪を与えるための引張治具の構造及び作用を説明する図である。図2と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図3(a)は、スタッドボルト10に塑性歪を与えるためのスタッドボルト用引張治具30を示す。このスタッドボルト用引張治具30は、一方側に開口を有する雌ネジ部18が切り込まれた部材で、いわゆる袋ナットの一種である。この雌ネジ部18の実効長さはL3で示される。L3の長さは、スタッドボルト10の実効長さL1より短く、使用嵌合長さL2より長く設定される。このようなスタッドボルト用引張治具30を1つのスタッドボルト10に対し2つ用意し、それぞれの雌ネジ部18一杯にスタッドボルト10の両端のネジ部12を嵌合させる。その状態で、この場合の裸ネジ部16の長さは、L4=L1−L3となる。この長さL4は、図2で説明した裸ネジ部15の長さL1−L2より短い。   FIG. 3 is a view for explaining the structure and operation of a tension jig for applying plastic strain to the bare screw portion other than the bolt use fitting portion. Elements similar to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 3A shows a stud bolt tension jig 30 for imparting plastic strain to the stud bolt 10. The stud bolt tension jig 30 is a member in which a female screw portion 18 having an opening on one side is cut, and is a kind of so-called cap nut. The effective length of the female screw portion 18 is indicated by L3. The length of L3 is set shorter than the effective length L1 of the stud bolt 10 and longer than the use fitting length L2. Two such stud bolt tensioning jigs 30 are prepared for one stud bolt 10, and the threaded portions 12 at both ends of the stud bolt 10 are fitted into each of the female threaded portions 18. In this state, the length of the bare screw portion 16 in this case is L4 = L1−L3. This length L4 is shorter than the length L1-L2 of the bare screw part 15 demonstrated in FIG.

このような構成のスタッドボルト用引張治具30をスタッドボルト10の両端に取り付けた状態で、各スタッドボルト用引張治具30を図示されていない引張装置に掛け、図3(a)において示される上方側のスタッドボルト用引張治具30を図中に示す+X方向に、下方側のスタッドボルト用引張治具30を−X方向にそれぞれ引っ張る。これにより、スタッドボルト10に軸方向荷重が負荷され、負荷荷重がスタッドボルト10の材料の弾性限界を超える大きさのときは、その荷重を除荷した後で、両スタッドボルト用引張治具30の間の部分に塑性歪が生じる。ここで、ネジ部12において塑性歪の生じるのは裸ネジ部16のところになる。   With the stud bolt tension jig 30 having such a configuration attached to both ends of the stud bolt 10, each stud bolt tension jig 30 is hung on a tension device (not shown) and is shown in FIG. The upper stud bolt tension jig 30 is pulled in the + X direction shown in the figure, and the lower stud bolt tension jig 30 is pulled in the -X direction. As a result, when the axial load is applied to the stud bolt 10 and the load load exceeds the elastic limit of the material of the stud bolt 10, the tensile jig 30 for both stud bolts is removed after the load is removed. Plastic strain occurs in the area between. Here, the plastic strain in the screw portion 12 occurs at the bare screw portion 16.

図3(b)は、六角ボルト20に塑性歪を与えるための六角ボルト用引張治具40を示す。この六角ボルト用引張治具40は、六角ボルト20と嵌合できるナット42と、上部治具44と、下部治具46とから構成される。ここでナット42は、その高さ、すなわち雌ネジの長さは、六角ボルト20のネジ部22の長さL1より短いものを用いる。   FIG. 3B shows a hexagon bolt tensioning jig 40 for applying plastic strain to the hexagon bolt 20. The hexagon bolt tension jig 40 includes a nut 42 that can be fitted to the hexagon bolt 20, an upper jig 44, and a lower jig 46. Here, the nut 42 is used whose height, that is, the length of the female screw, is shorter than the length L1 of the screw portion 22 of the hexagon bolt 20.

上部治具44は、下部治具46と協働して、六角ボルト20にはめ込まれたナット42を図3(b)に示す−X方向に押し下げる機能を有する部材である。上部治具44は、底部と底部から上方に延びる複数の立壁部を有し、底部には六角ボルト20のネジ部22が通ることができるが頭部21の外形よりも小さな穴径である貫通穴が設けられる。   The upper jig 44 is a member that cooperates with the lower jig 46 and has a function of pushing down the nut 42 fitted into the hexagon bolt 20 in the −X direction shown in FIG. The upper jig 44 has a bottom portion and a plurality of standing wall portions extending upward from the bottom portion, and the screw portion 22 of the hexagon bolt 20 can pass through the bottom portion, but the through hole has a smaller hole diameter than the outer shape of the head portion 21. A hole is provided.

下部治具46は上部治具44と協働して、六角ボルト20の頭部21を図3(b)に示す+X方向に押し上げる機能を有する部材である。下部治具46は円筒状の形状を有し、その天井部に六角ボルト20のネジ部22が通ることができる貫通穴と、上部治具44の先ほどの壁部が移動自在に通れる穴とが設けられる。ここで、下部治具46の円筒状の内径は、上部治具44の底部の外形よりも大きく設定される。   The lower jig 46 is a member having a function of pushing up the head 21 of the hexagon bolt 20 in the + X direction shown in FIG. 3B in cooperation with the upper jig 44. The lower jig 46 has a cylindrical shape, and has a through hole through which the threaded portion 22 of the hexagon bolt 20 can pass and a hole through which the wall portion of the upper jig 44 can move freely. Provided. Here, the cylindrical inner diameter of the lower jig 46 is set larger than the outer shape of the bottom of the upper jig 44.

そして、図3(b)に示すように、下部治具46の円筒状の穴の下の方から、上部治具44の壁部を上に向けて、下部治具46の天井部の壁部通し穴にその壁部を通すと、上部治具44の底部の貫通穴と、下部治具46の天井部の貫通穴とがほぼ同軸に配置されるようにそれぞれの配置が設定され、組み合わせられる。ここで、上部治具44の上方から六角ボルト20のネジ部22を持ってきて、その底部の貫通穴に差し込む。そして、その貫通穴から突き出たネジ部22の先をさらに下部治具46の天井部の貫通穴にも通し、その先に突き出たネジ部22にナット42をはめる。ナット42のはめ方は、ネジ部22の根元一杯まではめずに、長さL1のうち、根元側に裸ネジ部26を残すようにする。図3(b)に示すようにナット42をネジ部22の先端からL3の長さのところまではめあわせると、ネジ部22の根元側の裸ネジ部26の長さL4は、L1−L3となる。   Then, as shown in FIG. 3B, the wall portion of the ceiling portion of the lower jig 46 is directed from the lower side of the cylindrical hole of the lower jig 46 with the wall portion of the upper jig 44 facing upward. When the wall portion is passed through the through hole, the respective arrangements are set and combined such that the through hole in the bottom portion of the upper jig 44 and the through hole in the ceiling portion of the lower jig 46 are arranged substantially coaxially. . Here, the screw portion 22 of the hexagon bolt 20 is brought from above the upper jig 44 and inserted into the through hole at the bottom thereof. Then, the tip of the screw portion 22 protruding from the through hole is further passed through the through hole in the ceiling portion of the lower jig 46, and the nut 42 is fitted to the screw portion 22 protruding beyond the tip. The nut 42 is fitted in such a manner that the bare screw portion 26 is left on the root side of the length L1 without fitting the screw portion 22 to the full base. As shown in FIG. 3B, when the nut 42 is fitted from the tip of the screw portion 22 to the length of L3, the length L4 of the bare screw portion 26 on the root side of the screw portion 22 is L1-L3. Become.

この状態で、上部治具44と、下部治具46をそれぞれ図示されていない引張装置に掛け、図3(b)において示される上部治具44を図中に示す−X方向に、下部治具46を+X方向にそれぞれ引っ張る。これにより、六角ボルト20の頭部21は+X方向に押し上げられ、ナット42は−X方向に押し下げられるので、六角ボルト20に軸方向荷重が負荷され、負荷荷重が六角ボルト20の材料の弾性限界を超える大きさのときは、その荷重を除荷した後で、頭部21とナット42の間の部分に塑性歪が生じる。ここで、ネジ部22において塑性歪の生じるのは裸ネジ部26のところになる。   In this state, the upper jig 44 and the lower jig 46 are respectively put on a tensioning device (not shown), and the upper jig 44 shown in FIG. 3B is placed in the −X direction shown in FIG. Pull 46 in the + X direction. As a result, the head 21 of the hexagon bolt 20 is pushed up in the + X direction and the nut 42 is pushed down in the −X direction, so that an axial load is applied to the hexagon bolt 20 and the load load is the elastic limit of the material of the hexagon bolt 20. When the size exceeds the limit, plastic strain occurs in the portion between the head 21 and the nut 42 after the load is removed. Here, the plastic strain in the screw portion 22 occurs at the bare screw portion 26.

このように、スタッドボルト10の場合も、六角ボルト20の場合も、引張治具として、成形後のボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3の部分の少なくとも一部でボルトのネジ部を嵌合させる形状を有するものを用い、塑性歪を与えるボルトのネジ部を引張治具の長さL3の部分の少なくとも一部で嵌合させて引張治具にボルトを取り付け、引張治具に取り付けられたボルトを軸線方向に任意の軸方向荷重の下で引っ張ることで、裸ネジ部に塑性歪を与えることができる。   As described above, both the stud bolt 10 and the hexagon bolt 20 are shorter than the effective length L1 of the threaded portion of the bolt after forming as a tension jig, and the bolt is fitted to the counterpart in actual use. A bolt having a shape that fits the screw portion of the bolt at at least a part of an arbitrary length L3 longer than the fitting length L2 is used, and the screw portion of the bolt that gives plastic strain is the length of the tension jig. Fit at least part of the L3 part, attach the bolt to the tensioning jig, and pull the bolt attached to the tensioning jig in the axial direction under any axial load to make the bare screw part plastic Can be distorted.

この引張治具として、図3(a)では袋ナット状のものを説明したが、単なるナットでもよく、あるいは雌ネジが切られている板材等、引張装置に取り付けやすい形状の部材であってもよい。また、図3(b)では1組の上部治具、下部治具を含む構成のものを説明したが、六角ボルトの頭部と、六角ボルトにはめ込まれたナットとを用いて六角ボルトを引っ張るものであればよく、例えば頭部を支える部材、ナットを支える部材の組み合わせでもよく、ナットを支える部材は雌ネジが切られた部材であってもよい。   As the tension jig, FIG. 3 (a) has been described with a cap nut shape, but it may be a simple nut or a member having a shape that can be easily attached to a tension device, such as a plate with a female thread cut. Good. Further, in FIG. 3 (b), the structure including a pair of upper jig and lower jig has been described, but the hexagon bolt is pulled using the head of the hexagon bolt and a nut fitted into the hexagon bolt. Any member may be used, for example, a combination of a member supporting the head and a member supporting the nut, and the member supporting the nut may be a member having a female screw cut.

塑性歪を与えるための軸方向荷重は、そのボルトの弾性限界を超え、引張強度未満の範囲で与えることができるが、ここでは、引張強度の80%以上に相当する荷重を与える。その理由は後述する詳細な実験の結果による。   The axial load for applying plastic strain can be applied in a range exceeding the elastic limit of the bolt and less than the tensile strength, but here, a load corresponding to 80% or more of the tensile strength is applied. The reason is based on the results of detailed experiments described later.

再び図1に戻り、塑性歪を与える所定の荷重負荷の後、これを除荷する(S14)。 具体的には、引張装置の負荷荷重をゼロに戻し、図3(a),(b)で説明した引張治具から、スタッドボルト、六角ボルトを取り外す。この除荷により、スタッドボルト、六角ボルトに、塑性歪が導入される。   Returning to FIG. 1 again, after a predetermined load is applied to give plastic strain, the load is unloaded (S14). Specifically, the load of the tensioning device is returned to zero, and the stud bolt and the hexagon bolt are removed from the tensioning jig described with reference to FIGS. By this unloading, plastic strain is introduced into the stud bolt and the hexagon bolt.

次に、取り外したボルトについてブルーイング処理を行う(S16)。ブルーイング処理はいわゆる歪時効処理とも呼ばれる熱処理工程である。ここでは、熱処理する温度と時間との関係において、200℃で5分、及び200℃で60分、及び250℃で1分、及び250℃で10分、及び300℃で0.5分、及び300℃で5分、及び400℃で0.5分、及び400℃で1分の各処理条件で囲まれる処理条件範囲で熱処理を行う。この処理条件範囲の決定の理由は、以下に詳述する実験の結果による。熱処理は、複数のボルトをまとめ一括処理が行われる。   Next, the removed bolt is subjected to a blueing process (S16). The bluing process is a heat treatment process called a so-called strain aging process. Here, in relation to the temperature and time for heat treatment, 5 minutes at 200 ° C., 60 minutes at 200 ° C., 1 minute at 250 ° C., 10 minutes at 250 ° C., 0.5 minutes at 300 ° C., and Heat treatment is performed in a processing condition range surrounded by processing conditions of 300 ° C. for 5 minutes, 400 ° C. for 0.5 minutes, and 400 ° C. for 1 minute. The reason for determining this processing condition range depends on the results of experiments detailed below. In the heat treatment, a plurality of bolts are collectively processed.

ここで、S12において負荷される荷重の大きさと、S16において行われる熱処理条件範囲を決めるために行った実験について説明する。ここではS12でボルト成形されたボルトを多数準備し、負荷荷重の大きさを引張強度の75%、80%、95%に相当する大きさにまで変化させ、また、熱処理の温度を200℃、250℃、300℃、400℃と変え、熱処理の時間を0.5分、1分、5分、30分、60分と変化させた。このようにして処理した各ボルトについて、それぞれ引張試験を行い、引張強度、伸びが0.2%残留するときの応力である0.2%耐力、0.2%耐力を降伏強度として降伏比=(降伏強度/引張強度)=(0.2%耐力/引張強度)をそれぞれ求めた。   Here, the experiment conducted to determine the magnitude of the load applied in S12 and the heat treatment condition range performed in S16 will be described. Here, a large number of bolts formed in S12 are prepared, the magnitude of the applied load is changed to a magnitude corresponding to 75%, 80%, and 95% of the tensile strength, and the heat treatment temperature is set to 200 ° C. The heat treatment time was changed to 0.5 minutes, 1 minute, 5 minutes, 30 minutes, and 60 minutes by changing to 250 ° C., 300 ° C., and 400 ° C. The bolts thus treated were each subjected to a tensile test, and the yield ratio = 0.2% proof stress and 0.2% proof stress, which are the stresses when the tensile strength and 0.2% elongation remain. (Yield strength / tensile strength) = (0.2% yield strength / tensile strength) was determined.

その結果を図4に示す。ここでは、試験のグループとして、7つのグループに分けて示してある。試験1は、ボルト成形のまま、すなわちS10の工程のみのボルトの引張試験である。試験2は、ボルト成形後に250℃30分のブルーイング処理を行ったものについての引っ張り試験である。この条件は従来技術である特許文献1の方法の条件に対応する。   The result is shown in FIG. Here, the test groups are divided into seven groups. Test 1 is a bolt tensile test as it is, that is, only the step of S10. Test 2 is a tensile test for a product subjected to a blueing treatment at 250 ° C. for 30 minutes after bolt formation. This condition corresponds to the condition of the method of Patent Document 1 which is a conventional technique.

試験3から試験6は、図1の処理手順を行ったボルトについて引張試験を行ったもので、ここでは、「σBに対する負荷応力比(%)」が、S12で説明した引張強度に相当する荷重の大きさに対する軸方向負荷荷重の大きさを示す。したがってσBは引張強度を示す。以下では、(軸方向負荷荷重/引張強度に相当する荷重)のことを、特に断らない限り、負荷応力比として説明する。試験3は、ブルーイング処理の温度を200℃とし、ブルーイング処理の時間と、負荷応力比とをパラメータとして処理したボルトの引張試験である。同様に、試験4はブルーイング処理の温度を250℃とし、試験5はブルーイング処理の温度を300℃とし、試験6はブルーイング処理の温度を400℃とし、それぞれブルーイング処理の時間と、負荷応力比とをパラメータとして処理したボルトの引張試験である。   Tests 3 to 6 were the tensile tests performed on the bolts subjected to the processing procedure of FIG. 1. Here, “the load stress ratio (%) to σB” is a load corresponding to the tensile strength described in S12. The magnitude of the axial load against the magnitude of Therefore, σB indicates the tensile strength. Hereinafter, (axial load load / load corresponding to tensile strength) will be described as a load stress ratio unless otherwise specified. Test 3 is a tensile test of a bolt which was processed at a temperature of bluing treatment of 200 ° C. and using the bluing treatment time and the load stress ratio as parameters. Similarly, test 4 has a bluing treatment temperature of 250 ° C., test 5 has a bluing treatment temperature of 300 ° C., test 6 has a bluing treatment temperature of 400 ° C., respectively, It is the tension test of the bolt processed using load stress ratio as a parameter.

試験7は、比較試験で、ここでは従来から調質ボルトとして知られるボルト転造成形後に焼入れ焼戻しを行ったものについての引張試験である。調質ボルトとしてはSCM440の材料で、880℃焼入れ、540℃焼戻しを行ったものを用いた。この結果によれば、調質ボルトは、引張強度は試験2のボルトより低いが、降伏比が0.90以上あることが分かる。   Test 7 is a comparative test, and here is a tensile test for a material that has been conventionally tempered and bolted and tempered after rolling. As the tempered bolt, a material of SCM440, which was tempered at 880 ° C. and tempered at 540 ° C., was used. According to this result, it is understood that the tempered bolt has a tensile strength lower than that of the test 2 but has a yield ratio of 0.90 or more.

図5は、試験2に関連して、ボルト成形後にブルーイング処理を行う従来技術についてさらに詳細に実験を行った結果を示す図である。ここでは、ブルーイング処理の時間を30分に固定し、横軸にブルーイング処理の温度をとり、縦軸に各処理後における各ボルトの引張試験の結果である引張強度と降伏比を取ってある。これらの結果からわかるように、ボルト成形とブルーイング処理のみの従来技術では、降伏比が0.8よりやや上程度に留まり、また処理温度が高くなるにつれ引張強度が低下する。   FIG. 5 is a diagram showing a result of an experiment conducted in more detail with respect to the related art in which the blueing process is performed after the bolt forming in relation to the test 2. FIG. Here, the time of the blueing treatment is fixed at 30 minutes, the temperature of the blueing treatment is taken on the horizontal axis, and the tensile strength and yield ratio, which are the results of the tensile test of each bolt after each treatment, are taken on the vertical axis. is there. As can be seen from these results, in the prior art with only bolt forming and bluing treatment, the yield ratio stays slightly above 0.8, and the tensile strength decreases as the treatment temperature increases.

図6は、試験2の従来技術のボルト、試験7の調質ボルトについてのリラクセーション試験の結果を示す図である。ここでリラクセーション試験は、各ボルトに、その引張試験の0.2%耐力に相当する軸方向荷重を負荷し、かつ引張試験のクロスヘッド変位を一定にする条件で保持し、各保持時間における荷重の変化を、初期荷重からの荷重低下率を求めることで行った。図6では、リラクセーション試験の試験温度が常温である常温リラクセーション試験、および試験温度が150℃である高温保持リラクセーション試験について、横軸に保持時間、縦軸に荷重低下率をとってある。このように、従来技術のボルト成形+ブルーイング処理のボルトは、調質ボルトに比し、リラクセーション特性が劣ることがわかる。   FIG. 6 is a diagram showing the results of a relaxation test for the prior art bolt of Test 2 and the tempered bolt of Test 7. FIG. Here, in the relaxation test, an axial load corresponding to 0.2% proof stress of the tensile test is applied to each bolt and the crosshead displacement of the tensile test is held constant, and the load at each holding time is maintained. The change of was performed by calculating | requiring the load decreasing rate from an initial load. In FIG. 6, with respect to a normal temperature relaxation test where the test temperature of the relaxation test is normal temperature and a high temperature holding relaxation test where the test temperature is 150 ° C., the horizontal axis indicates the holding time, and the vertical axis indicates the load reduction rate. Thus, it can be seen that the bolts of the prior art bolt forming + bluing treatment are inferior in relaxation properties compared to the tempered bolts.

このように、ボルト成形後に従来技術のブルーイング処理のみを行うものは、上記のように降伏比が低く、リラクセーション試験における荷重低下率が大きい。この理由は次のように考えることができる。すなわち、リラクセーションとは転位の移動によるいわゆるクリープ現象によって内部応力が低下する現象であり、降伏比と関連がある。リラクセーションが大きいことは、ボルトを対象物に締結後の軸方向荷重の低下、いわゆる軸力低下が大きいことを意味し、ボルトの実使用時にゆるみが発生し、疲労破壊の原因となる恐れがある。一方、調質ボルトは焼入れ焼戻しの調質熱処理によって可動転位が合金化合物によってピン止めされているため、一般に非調質ボルトより降伏比が高い。非調質ボルトの場合、調質熱処理に相当するのがブルーイング処理である。   Thus, what performed only the bluing process of a prior art after bolt shaping | molding has a low yield ratio as mentioned above, and its load reduction rate in a relaxation test is large. The reason can be considered as follows. That is, relaxation is a phenomenon in which internal stress is reduced by a so-called creep phenomenon due to dislocation movement, and is related to the yield ratio. High relaxation means a decrease in the axial load after fastening the bolt to the object, that is, a so-called reduction in the axial force, which may cause loosening during actual use of the bolt and cause fatigue failure . On the other hand, tempered bolts generally have a higher yield ratio than non-tempered bolts because movable dislocations are pinned by an alloy compound by tempering heat treatment by quenching and tempering. In the case of non-tempered bolts, bluing treatment corresponds to the tempering heat treatment.

しかしながら、試験2のボルト成形は、図1のS10の工程に関連して説明したように、パテンティング処理後の減面率を約50%として一般的な非調質ボルトにおける減面率の約30%等に比較して高い。したがって一般的な非調質ボルトよりも高い転位密度を有している。これがその後のボルト転造によって可動転位が著しく増殖されるため、ブルーイング処理のみでは転位のピン止め効果が弱いと考えられ、これが、試験2において降伏比が低くなる理由の1つと推定される。したがって、リラクセーション特性を改善する1つの指標として、調質ボルト並みの降伏比を考えることができる。   However, as described in connection with the process of S10 in FIG. 1, the bolt forming in test 2 is about 50% of the surface reduction rate after a patenting process, and about the surface reduction rate of a general non-tempered bolt. High compared to 30%. Therefore, it has a higher dislocation density than a general non-tempered bolt. This is because the dislocation pinning effect is considered to be weak only by the brewing treatment because the movable dislocation is proliferated remarkably by subsequent bolt rolling, and this is presumed to be one of the reasons that the yield ratio is lowered in Test 2. Therefore, a yield ratio comparable to a tempered bolt can be considered as one index for improving the relaxation characteristics.

図7から図14は、図4の試験3から試験6の結果をグラフ化したもので、それぞれ負荷応力比をパラメータとし、横軸には対数軸でブルーイング時間を取り、縦軸に降伏比または引張強度を取って示したものである。たとえば図7、図8は、試験3に対応する各処理条件下のボルトについての降伏比、引張応力を示す。同様に、9、図10は、試験4に対応する各処理条件下のボルトについて、図11、図12は、試験5に対応する各処理条件下のボルトについて、図13、図14は、試験6に対応する各処理条件下のボルトについての降伏比、引張応力を示す。これらの結果から、引張強度が1500Mpa以上の目標については全部のボルトが満たすが、降伏比については、調質ボルト並みの0.9以上が条件次第で得られることがわかる。なお、降伏比が0.9以上のものについては、図4において降伏比のデータの欄で影を付けて示してある。   FIGS. 7 to 14 are graphs of the results of tests 3 to 6 in FIG. 4, with the load stress ratio as a parameter, the horizontal axis representing the blueing time on the logarithmic axis, and the vertical axis representing the yield ratio. Alternatively, the tensile strength is shown. For example, FIG. 7 and FIG. 8 show the yield ratio and tensile stress for the bolts under each processing condition corresponding to Test 3. FIG. Similarly, FIGS. 9 and 10 show the bolts under the respective processing conditions corresponding to the test 4, FIGS. 11 and 12 show the bolts under the respective processing conditions corresponding to the test 5, and FIGS. 6 shows the yield ratio and tensile stress for the bolts under each processing condition corresponding to 6. From these results, it can be seen that all bolts satisfy the target with a tensile strength of 1500 Mpa or more, but a yield ratio of 0.9 or more, which is the same as a tempered bolt, can be obtained depending on conditions. In addition, those with a yield ratio of 0.9 or more are shown shaded in the column of the yield ratio data in FIG.

ここで、調質ボルト並み又はそれ以上の降伏比、すなわち降伏比0.90以上を有するボルト、すなわち図1の工程を経たボルトを選び、そのリラクセーション試験を行い、図6の結果と比較した。その結果を図15、図16に示す。図15は常温リラクセーション試験の結果、図16は高温リラクセーション試験の結果を示す。リラクセーション試験の内容、及び図15、図16の縦軸、横軸の意味は、図6で説明したものと同じである。図中に、0.95σB等と示されているのは、降伏比が0.95であるボルト、すなわち図1の工程を経たボルトであることを示す。これらの図から、調質ボルト並み又はそれ以上の降伏比、すなわち降伏比0.90以上を有するボルトは、従来技術の「ボルト成形+ブルーイング」の処理のものに比較し、リラクセーション特性が改善し、調質ボルト並み、あるいはそれ以上に改善されていることがわかる。   Here, a bolt having a yield ratio equal to or higher than that of the tempered bolt, that is, a bolt having a yield ratio of 0.90 or more, that is, a bolt having undergone the process of FIG. 1, was subjected to a relaxation test, and compared with the result of FIG. The results are shown in FIGS. FIG. 15 shows the results of the room temperature relaxation test, and FIG. 16 shows the results of the high temperature relaxation test. The contents of the relaxation test and the meanings of the vertical and horizontal axes in FIGS. 15 and 16 are the same as those described in FIG. In the drawing, 0.95σB or the like indicates that the bolt has a yield ratio of 0.95, that is, a bolt that has undergone the process of FIG. From these figures, the bolts with a yield ratio equal to or higher than tempered bolts, that is, with a yield ratio of 0.90 or more, have improved relaxation characteristics compared to the conventional bolting + bluing process. In addition, it can be seen that it is improved to the same level as the tempered bolt or more.

そこで、図7,9,11,13を参照し、各処理温度において、降伏比が0.9以上となる処理時間を求めた。それをまとめたものが図17である。図17は、横軸にブルーイング処理温度を取り、縦軸を対数軸としてブルーイング処理時間を取り、図7,9,11,13において、降伏比が0.9以上となる各点を示し、それらによって囲まれる領域を斜線で示したものである。この斜線領域が、降伏比0.9以上を得るための処理条件範囲と考えられる。この処理条件範囲は、200℃で5分、及び200℃で60分、及び250℃で1分、及び250℃で10分、及び300℃で0.5分、及び300℃で5分、及び400℃で0.5分、及び400℃で1分の各処理条件を結んで囲まれる領域である。   Therefore, with reference to FIGS. 7, 9, 11, and 13, the processing time at which the yield ratio is 0.9 or more was obtained at each processing temperature. This is summarized in FIG. FIG. 17 shows the blueing treatment temperature on the horizontal axis and the blueing treatment time on the logarithmic axis on the vertical axis. In FIGS. The area surrounded by them is indicated by diagonal lines. This shaded area is considered to be a processing condition range for obtaining a yield ratio of 0.9 or more. The treatment condition ranges are 200 ° C. for 5 minutes, and 200 ° C. for 60 minutes, and 250 ° C. for 1 minute, and 250 ° C. for 10 minutes, and 300 ° C. for 0.5 minutes, and 300 ° C. for 5 minutes, and It is an area surrounded by connecting each processing condition at 400 ° C. for 0.5 minute and 400 ° C. for 1 minute.

このようにして、図1における非調質高強度ボルトの製造方法の手順において、S12の負荷応力比を80%以上100%未満とし、S16のブルーイング条件を図17で説明した処理条件範囲とすることで、引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上で、リラクセーション特性が改善された非調質高強度ボルトを得ることができる。   Thus, in the procedure of the method for manufacturing the non-tempered high-strength bolt in FIG. 1, the load stress ratio of S12 is 80% or more and less than 100%, and the brewing condition of S16 is the processing condition range described in FIG. By doing so, it is possible to obtain a non-tempered high strength bolt having a tensile strength of 1500 MPa or more, a yield ratio of 0.9 or more, and improved relaxation characteristics.

図18は、非調質高強度ボルトの製造方法について別の処理手順を示すフローチャートである。この製造方法は、図1で説明した方法と比べ、引張治具で塑性歪を与える荷重負荷の工程(S20)が異なり、さらに、ブルーイング処理が省略できるところが異なる。   FIG. 18 is a flowchart showing another processing procedure for the method of manufacturing the non-tempered high-strength bolt. This manufacturing method differs from the method described with reference to FIG. 1 in the load loading step (S20) for applying plastic strain with a tension jig, and further, the blueing treatment can be omitted.

図18において、ボルト成形(S10)の工程は、図1のボルト成形工程で説明した内容と全く同じである。したがって、ピアノ線材の素材を準備し、これをパテンティング処理し、所定の減面率で引き抜き加工し、引張強度を1500MPaから1700MPaとなるようにし、転造と頭部成形によりボルトの外形となす。   In FIG. 18, the process of bolt forming (S10) is exactly the same as the content described in the bolt forming process of FIG. Accordingly, a piano wire material is prepared, patented, drawn at a predetermined area reduction ratio, the tensile strength is changed from 1500 MPa to 1700 MPa, and the outer shape of the bolt is formed by rolling and head forming. .

成形されたボルトは、負荷応力比を図1の製造方法より高い条件として、軸方向の荷重が負荷される。荷重負荷には、図3に関連して説明した引張治具を用いる。その後除荷される(S14)。この除荷工程も図1の除荷工程で説明した内容と全く同じである。これで、図18における非調質高強度ボルトの製造方法は終了する。ここでは熱処理によるブルーイング処理が省略されているが、見方を変えれば、常温下で歪時効処理が行われているともいえる。   The formed bolt is subjected to an axial load under the condition that the load stress ratio is higher than that of the manufacturing method of FIG. For the load application, the tension jig described with reference to FIG. 3 is used. Thereafter, it is unloaded (S14). This unloading process is exactly the same as the contents described in the unloading process of FIG. This completes the method for producing the non-tempered high-strength bolt in FIG. Here, the bluing process by the heat treatment is omitted, but it can be said that the strain aging process is performed at room temperature if the view is changed.

そこで、荷重負荷工程(S20)においては、負荷応力比と、その負荷荷重を保持する保持時間、すなわち除荷までの時間をパラメータとして、ボルトに各種の処理を行い、その後引張試験を行った。その評価指標としては、上記のように、調質ボルトと同程度以上の降伏比が0.90以上となることを用いる。   Therefore, in the load loading step (S20), various treatments were performed on the bolts using the load stress ratio and the holding time for holding the load load, that is, the time until unloading as parameters, and then a tensile test was performed. As the evaluation index, as described above, a yield ratio equal to or higher than that of the tempered bolt is 0.90 or higher.

図19は、試験8として、ボルト成形後に各種の負荷応力比と、その荷重保持時間をパラメータとし、その処理を行った各ボルトについての引張試験の結果を示す図である。ここでは参考のため、図4で説明した試験1、試験2、試験7のデータが転記されている。図20、図21は、試験8の結果をグラフ化したもので、それぞれ負荷応力比をパラメータとし、横軸には対数軸で荷重保持時間を取り、縦軸に降伏比または引張強度を取って示したものである。   FIG. 19 is a diagram showing the results of a tensile test as to Test 8 for each bolt subjected to the treatment using various load stress ratios after bolt formation and the load holding time as parameters. Here, for reference, the data of Test 1, Test 2, and Test 7 described in FIG. 4 are transcribed. FIG. 20 and FIG. 21 are graphs of the results of Test 8, each using the load stress ratio as a parameter, taking the load holding time on the logarithmic axis on the horizontal axis and taking the yield ratio or tensile strength on the vertical axis. It is shown.

これらの結果から、引張強度が1500Mpa以上の目標については全部のボルトが満たすが、降伏比については、調質ボルト並みの0.9以上が条件次第で得られることがわかる。その条件は、荷重負荷時間には依存せず、負荷応力比を90%以上とすることであることがわかる。なお、降伏比が0.9以上のものについては、図19において降伏比のデータの欄で影を付けて示してある。   From these results, it can be seen that all bolts satisfy the target with a tensile strength of 1500 Mpa or more, but a yield ratio of 0.9 or more, which is the same as a tempered bolt, can be obtained depending on conditions. It can be seen that the condition does not depend on the load loading time and the load stress ratio is 90% or more. Note that those with a yield ratio of 0.9 or more are shaded in the column of yield ratio data in FIG.

このようにして、図18における非調質高強度ボルトの製造方法の手順において、S20の負荷応力比を90%以上100%未満とすることで、引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上で、リラクセーション特性が改善された非調質高強度ボルトを得ることができる。   Thus, in the procedure of the manufacturing method of the non-tempered high strength bolt in FIG. 18, the tensile strength is 1500 MPa or more and the yield ratio is 0.9 by setting the load stress ratio of S20 to 90% or more and less than 100%. As described above, a non-tempered high-strength bolt with improved relaxation characteristics can be obtained.

図22は、非調質高強度ボルトの製造方法についてさらに別の処理手順を示すフローチャートである。この製造方法は、図1で説明した方法と比べ、ブルーイング処理(S22)がボルト成形工程(S10)の次に配置され、これに伴い、引張治具で塑性歪を与える荷重負荷の工程(S24)の内容が異なるところが相違する。図22の製造方法は、図18で説明した製造方法、すなわち、負荷応力比を高くすることで、いわば常温歪時効のような効果により、除荷後の熱処理を省略できることに関連し、負荷応力比を高める場合に、前もってブルーイング処理を施すことによって、特性がより改善されるのではないかとの着想に基づくものである。   FIG. 22 is a flowchart showing yet another processing procedure for the method of manufacturing a non-tempered high strength bolt. Compared with the method described in FIG. 1, in this manufacturing method, the brewing process (S22) is arranged next to the bolt forming step (S10), and accordingly, a load loading step (plastic load is applied by a tension jig) ( The difference in the content of S24) is different. The manufacturing method of FIG. 22 is related to the manufacturing method described in FIG. 18, that is, by increasing the load stress ratio, so that heat treatment after unloading can be omitted due to effects such as room temperature strain aging. When the ratio is increased, it is based on the idea that the characteristics may be further improved by performing blueing treatment in advance.

図22の製造方法の手順において、ボルト成形(S10)の工程は、図1のボルト成形工程で説明した内容と全く同じである。したがって、ピアノ線材の素材を準備し、これをパテンティング処理し、所定の減面率で引き抜き加工し、引張強度を1500MPaから1700MPaとなるようにし、転造と頭部成形によりボルトの外形となす。ボルト成形されると次にブルーイング処理がされる(S22)。そしてその後引張治具で塑性歪を与える荷重負荷の工程(S24)が行われ、除荷される(S14)。この除荷工程も図1の除荷工程で説明した内容と全く同じである。   In the procedure of the manufacturing method of FIG. 22, the bolt forming (S10) step is exactly the same as the content described in the bolt forming step of FIG. Accordingly, a piano wire material is prepared, patented, drawn at a predetermined area reduction ratio, the tensile strength is changed from 1500 MPa to 1700 MPa, and the outer shape of the bolt is formed by rolling and head forming. . Once the bolt is formed, a brewing process is performed (S22). Then, a load loading step (S24) for applying plastic strain with a tension jig is performed and unloaded (S14). This unloading process is exactly the same as the contents described in the unloading process of FIG.

ここで、ブルーイング処理工程(S22)の内容は、従来技術の方法において用いたものと同じ条件、すなわち250℃30分とした。そして、荷重負荷工程(S24)において、図18における荷重負荷工程(S20)と同様に、負荷応力比と、その負荷荷重を保持する時間、すなわち除荷までの時間をパラメータとして、ボルトに各種の処理を行い、その後引張試験を行った。その評価指標としては、上記のように、調質ボルトと同程度以上の降伏比が0.90以上となることを用いる。   Here, the content of the bluing treatment step (S22) was the same as that used in the prior art method, that is, 250 ° C. for 30 minutes. Then, in the load loading step (S24), as in the load loading step (S20) in FIG. 18, the load stress ratio and the time for holding the load load, that is, the time until unloading, are used as parameters. The treatment was performed and then a tensile test was performed. As the evaluation index, as described above, a yield ratio equal to or higher than that of the tempered bolt is 0.90 or higher.

図23は、試験9として、ボルト成形後に各種の負荷応力比と、その荷重保持時間をパラメータとし、その処理を行った各ボルトについての引張試験の結果を示す図である。ここでは参考のため、図4で説明した試験1、試験2、試験7のデータが転記されている。図24、図25は、試験9の結果をグラフ化したもので、それぞれ負荷応力比をパラメータとし、横軸には対数軸で荷重保持時間を取り、縦軸に降伏比または引張強度を取って示したものである。   FIG. 23 is a diagram showing the results of a tensile test as to test 9 for each bolt subjected to the treatment using various load stress ratios and the load holding time as parameters after the bolt forming. Here, for reference, the data of Test 1, Test 2, and Test 7 described in FIG. 4 are transcribed. FIGS. 24 and 25 are graphs of the results of Test 9, each using the load stress ratio as a parameter, the horizontal axis taking the load holding time on the logarithmic axis, and the vertical axis taking the yield ratio or tensile strength. It is shown.

これらの結果から、引張強度が1500Mpa以上の目標については、全部のボルトにわたって十分満たされ、例えば先ほどの図19における事前ブルーイング処理のないものに比べ、かなり改善されることがわかる。また、降伏比については、調質ボルト並みの0.9以上が条件次第で得られることがわかる。その条件は、荷重負荷時間には依存せず、負荷応力比を90%以上とすることであることがわかる。なお、降伏比が0.9以上のものについては、図19において降伏比のデータの欄で影を付けて示してある。また、事前ブルーイング処理の条件は、従来技術の250℃30分としたが、温度範囲は200℃以上250℃以下、時間範囲は15分以上30分以下であってもよい。   From these results, it can be seen that the target with a tensile strength of 1500 Mpa or more is sufficiently satisfied over all the bolts, and is considerably improved as compared with, for example, the case without the pre-bluening treatment in FIG. Moreover, about yield ratio, it turns out that 0.9 or more like a tempered bolt is obtained depending on conditions. It can be seen that the condition does not depend on the load loading time and the load stress ratio is 90% or more. Note that those with a yield ratio of 0.9 or more are shaded in the column of yield ratio data in FIG. In addition, the pre-blowing treatment condition is 250 ° C. for 30 minutes in the prior art, but the temperature range may be 200 ° C. to 250 ° C., and the time range may be 15 minutes to 30 minutes.

このようにして、図22における非調質高強度ボルトの製造方法の手順において、S22のブルーイング処理条件を200℃以上250℃以下で30分とし、S24の負荷応力比を90%以上100%未満とすることで、引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上で、リラクセーション特性が改善された非調質高強度ボルトを得ることができる。   In this way, in the procedure of the method for manufacturing the non-tempered high-strength bolt in FIG. 22, the bluing treatment condition of S22 is set to 200 ° C. to 250 ° C. for 30 minutes, and the load stress ratio of S24 is set to 90% to 100%. By making it less than the above, it is possible to obtain a non-tempered high strength bolt having a tensile strength of 1500 MPa or more, a yield ratio of 0.9 or more, and improved relaxation characteristics.

図26は、非調質高強度ボルトの製造方法について、荷重負荷の方法、より具体的には荷重負荷のための治具を、引張治具でなく、回転締付治具を用いる場合の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図1の製造方法と比較して、回転締付治具で塑性歪を与える荷重負荷工程(S30)が異なり、その他のボルト成形(S10)、除荷(S14)、ブルーイング処理(S16)の工程は、図1の対応する工程と全く同じである。   FIG. 26 shows a method for producing a non-tempered high-strength bolt in the case where a load-carrying method, more specifically, a jig for loading a load is not a tension jig but a rotary fastening jig. It is a flowchart which shows a procedure. Here, compared with the manufacturing method of FIG. 1, the load loading process (S30) which gives a plastic strain with a rotation fastening jig | tool differs, and other bolt shaping | molding (S10), unloading (S14), blueing process ( Step S16) is exactly the same as the corresponding step in FIG.

換言すれば、図26の製造方法は、図1における荷重負荷工程が、ボルトの両端を引張装置で引っ張って所定の塑性歪を与えているが、これをボルトの塑性域締め法によって、等価な大きさの軸方向の荷重負荷を行い、同じ所定の塑性歪を与えるようにするものである。したがって、回転締付治具によって塑性域締めされる程度は、それによる軸方向荷重負荷の大きさが、図1に関連して説明した負荷応力比と同じになるように決定される。そのようにすることで、他の処理工程を全く同じとして、図1で説明した非調質高強度ボルトと全く同じ特性の非調質高強度ボルトを得ることができる。   In other words, in the manufacturing method of FIG. 26, the load application step in FIG. 1 applies a predetermined plastic strain by pulling both ends of the bolt with a tensioning device, and this is equivalent to the plastic region tightening method of the bolt. A load is applied in the axial direction of the magnitude so as to give the same predetermined plastic strain. Therefore, the degree to which the plastic region is tightened by the rotary tightening jig is determined such that the magnitude of the axial load load thereby becomes the same as the load stress ratio described in relation to FIG. By doing so, it is possible to obtain a non-heat treated high strength bolt having exactly the same characteristics as the non-heat treated high strength bolt described in FIG.

回転締付治具で塑性歪を与える荷重負荷工程(S30)は、引張治具で塑性歪を与える荷重負荷工程(S12)と同様に、ボルトをその弾性限界を超えるまで締め付け、ネジ部に任意の塑性歪を与える工程である。そして、S12に関連して説明したように、その塑性歪は、そのボルトが実際の装置等に取り付けられたときに相手のネジ部と嵌合するいわゆる嵌合部でない部分に与えられることが好ましく、また、この塑性歪は、ボルト締結の際にボルトが延びる部分、すなわち嵌合部でないネジ部を設け、そこに与えられることが好ましいことも同様である。つまり、図2(a),(b)に関連して説明したように、スタッドボルト10については、この塑性歪は、ネジ部12の内で使用嵌合部14以外の部分、つまり実使用において相手側の雌ネジと嵌合せず裸のままの使用時裸ネジ部15において塑性歪が生じることが好ましく、六角ボルト20についても、ネジ部22の内で使用嵌合部24以外の使用時裸ネジ部25において塑性歪が生じることが好ましい。   In the load loading step (S30) for applying plastic strain with the rotary tightening jig, the bolt is tightened until the elastic limit is exceeded, as in the load loading step (S12) for applying plastic strain with the tension jig, and the screw portion is arbitrarily selected. It is the process of giving the plastic strain of. As described in relation to S12, the plastic strain is preferably applied to a portion that is not a so-called fitting portion that fits with the other screw portion when the bolt is attached to an actual device or the like. In addition, it is also preferable that the plastic strain is provided to a portion where the bolt extends when the bolt is fastened, that is, a screw portion that is not a fitting portion. That is, as described with reference to FIGS. 2A and 2B, with respect to the stud bolt 10, this plastic strain is a portion other than the use fitting portion 14 in the screw portion 12, that is, in actual use. It is preferable that plastic distortion occurs in the bare screw portion 15 when used without being fitted to the female screw on the other side, and the hexagon bolt 20 is also bare when used except for the fitting portion 24 within the screw portion 22. It is preferable that plastic strain occurs in the screw portion 25.

図27は、ボルトの使用嵌合部以外の裸ネジ部に塑性歪を与えるための回転締付治具の構造及び作用を説明する図である。ボルトについて、図3の引張治具と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図27(a)は、スタッドボルト10に塑性歪を与えるためのスタッドボルト用回転締付治具50を示す。このスタッドボルト用回転締付治具50は、スタッドボルト10の一方側のネジ部12がねじ込まれるねじ込み治具52と、スタッドボルト10の一方側のネジ部12にはめ込まれるナット54とから構成される。   FIG. 27 is a diagram for explaining the structure and operation of a rotary tightening jig for applying plastic strain to a bare screw portion other than the bolt use fitting portion. About the bolt, the same code | symbol is attached | subjected to the element similar to the tension jig | tool of FIG. 3, and detailed description is abbreviate | omitted. FIG. 27A shows a stud bolt rotary tightening jig 50 for applying plastic strain to the stud bolt 10. The stud bolt rotary tightening jig 50 includes a screwing jig 52 into which the screw part 12 on one side of the stud bolt 10 is screwed and a nut 54 to be fitted into the screw part 12 on one side of the stud bolt 10. The

ねじ込み治具52は、スタッドボルト10の全長より短い長さJの全高を有する筒状の部材で、スタッドボルト10が挿入できる中心穴を備え、その中心穴の底部には有効長L3の雌ネジ部18が切られている。L3は、スタッドボルト10のネジ部12の有効長L1よりも短く、スタッドボルト10の使用嵌合部14の長さL2よりも長く設定される。そして、ねじ込み治具52の軸方向長さJは、雌ネジ部18一杯にスタッドボルトの一方側のネジ部12がねじ込まれるときにスタッドボルト10の他方側のネジ部12が全部突き出ないような長さに設定される。また、そのときにスタッドボルト10の他方側のネジ部12が突き出た部分の長さよりも、ナット54の軸方向の高さが短くなるようにナット54が設定される。   The screwing jig 52 is a cylindrical member having an overall height of a length J that is shorter than the entire length of the stud bolt 10, and has a center hole into which the stud bolt 10 can be inserted, and a female screw having an effective length L3 at the bottom of the center hole. The part 18 is cut. L3 is set shorter than the effective length L1 of the threaded portion 12 of the stud bolt 10 and longer than the length L2 of the use fitting portion 14 of the stud bolt 10. The axial length J of the screwing jig 52 is such that when the threaded part 12 on one side of the stud bolt is screwed into the entire female threaded part 18, the threaded part 12 on the other side of the stud bolt 10 does not protrude entirely. Set to length. At that time, the nut 54 is set so that the axial height of the nut 54 is shorter than the length of the portion where the screw portion 12 on the other side of the stud bolt 10 protrudes.

このような構成のスタッドボルト用回転締付治具50を用い、スタッドボルト10の一方側のネジ部12を先にしてねじ込み治具52の中心穴に通し、その底部の雌ネジ部18にその先端のネジ部12を嵌合させる。そして、ねじ込み治具52から突き出たスタッドボルト10の他方側のネジ部12にナット54をはめ込み、ナット54がねじ込み治具52の上面で止まるまで回す。このときの寸法関係は図27(a)に示すように、ねじ込み治具52の上面であるナット54の止まり面と、雌ネジ部18との間に、2つの裸ネジ部16が現れる。2つの裸ネジ部16における軸方向の長さL4は同じであるのが好ましいが、異なっていてもよい。   Using the stud bolt rotary tightening jig 50 having such a configuration, the screw part 12 on one side of the stud bolt 10 is first passed through the center hole of the screwing jig 52 and the female thread part 18 at the bottom thereof The screw part 12 at the tip is fitted. Then, the nut 54 is fitted into the screw portion 12 on the other side of the stud bolt 10 protruding from the screwing jig 52, and turned until the nut 54 stops on the upper surface of the screwing jig 52. As shown in FIG. 27A, two bare screw portions 16 appear between the retaining surface of the nut 54 that is the upper surface of the screwing jig 52 and the female screw portion 18. The axial length L4 of the two bare screw portions 16 is preferably the same, but may be different.

この状態で、スタッドボルト10はスタッドボルト用回転締付治具50に取り付けられたことになるが、その後、図示されていない回転装置を用い、塑性域締め法によってナット54をねじ込み治具52に対し図27(a)に示すθ回転により締め付けてスタッドボルト10に軸方向荷重を負荷する。塑性域締め法は、スナグトルクからさらに増し締めして、ボルトの材料の弾性限界を超える軸方向歪みを与える方法で、増し締めの大きさで、塑性歪を与える歪み量を任意に設定することができる。   In this state, the stud bolt 10 is attached to the stud bolt rotary fastening jig 50. Thereafter, the nut 54 is screwed into the screwing jig 52 by a plastic zone fastening method using a rotating device (not shown). On the other hand, the stud bolt 10 is tightened by the θ rotation shown in FIG. The plastic zone tightening method is a method of further tightening from the snag torque to give an axial strain exceeding the elastic limit of the material of the bolt, and the amount of strain giving the plastic strain can be arbitrarily set by the size of the tightening. it can.

図28は、塑性域締め法におけるスナグトルクと増し締め角度の関係を説明する図である。この図で横軸は回転角度、縦軸はボルトが受けるトルクの大きさを示す。このトルク−回転角度特性は、ボルトの応力−歪線図に対応する。ここでスナグトルクとは、材料の弾性領域を示す指標の1つで、トルク−回転角度特性における線形領域の最後のところを材料の降伏開始点Aと考え、そこからさらに10°回転させた状態をポイントBとし、ポイントBから90°回転を戻したときの状態をポイントCとすれば、ポイントCにおけるトルクがスナグトルクと呼ばれる。増し締めとは、このスナグトルクを基準にして確実に塑性域に入れる方法のことである。   FIG. 28 is a diagram for explaining the relationship between the snag torque and the additional tightening angle in the plastic region tightening method. In this figure, the horizontal axis represents the rotation angle, and the vertical axis represents the magnitude of torque received by the bolt. This torque-rotation angle characteristic corresponds to the stress-strain diagram of the bolt. Here, the snag torque is one of the indices indicating the elastic region of the material. The last part of the linear region in the torque-rotation angle characteristic is considered as the yield start point A of the material, and the state further rotated by 10 ° therefrom. Assuming that point B is the point C and the state when 90 ° rotation is returned from point B is point C, the torque at point C is called the snag torque. Retightening is a method of reliably entering the plastic region based on this snag torque.

再び図27に戻り、図27(b)は、六角ボルト20に塑性歪を与えるための六角ボルト用回転締付治具60を示す。この六角ボルト用回転締付治具60は、六角ボルト20のネジ部22がねじ込まれるもので、六角ボルト20の頭部21の下における有効長L1のネジ部22を含む軸部の長さとほぼ同じ長さの全高を有する筒状の部材で、六角ボルト20の軸部が挿入でき、その頭部21の外形より小さい内径の中心貫通穴を備え、その中心貫通穴の奥部には有効長L3の雌ネジ部18が切られている。L3は、六角ボルト20のネジ部12の有効長L1よりも短く、六角ボルト20の使用嵌合部14の長さL2よりも長く設定される。   Returning to FIG. 27 again, FIG. 27B shows a hexagon bolt rotary tightening jig 60 for applying plastic strain to the hexagon bolt 20. The hexagon bolt rotary tightening jig 60 is screwed with the screw portion 22 of the hexagon bolt 20, and is approximately the length of the shaft portion including the screw portion 22 having an effective length L <b> 1 below the head portion 21 of the hexagon bolt 20. A cylindrical member having the same overall height, which can be inserted into the shaft portion of the hexagon bolt 20, has a central through hole with an inner diameter smaller than the outer shape of the head 21, and an effective length at the back of the central through hole The female screw part 18 of L3 is cut. L3 is set to be shorter than the effective length L1 of the screw portion 12 of the hexagon bolt 20 and longer than the length L2 of the use fitting portion 14 of the hexagon bolt 20.

このような構成の六角ボルト用回転締付治具60を用い、六角ボルト20の軸部を中心貫通穴に通し、その底部の雌ネジ部18にその先端のネジ部22を嵌合させる。そして、頭部21が六角ボルト用回転締付治具60の上面で止まるまで回す。このときの寸法関係は図27(b)に示すように、六角ボルト用回転締付治具60の上面である頭部21の止まり面と、雌ネジ部18との間に、裸ネジ部16が現れる。   Using the hexagon bolt rotary tightening jig 60 having such a configuration, the shaft portion of the hexagon bolt 20 is passed through the center through hole, and the screw portion 22 at the tip is fitted to the female screw portion 18 at the bottom. Then, the head 21 is rotated until it stops at the upper surface of the hexagon bolt rotary fastening jig 60. As shown in FIG. 27 (b), the dimensional relationship at this time is between the female screw portion 18 and the bare screw portion 16 between the stop surface of the head 21 that is the upper surface of the hexagon bolt rotary tightening jig 60 and the female screw portion 18. Appears.

この状態で、六角ボルト20は六角ボルト用回転締付治具60に取り付けられたことになる。したがって、図27(a)に関連して説明したように、その後、図示されていない回転装置を用い、塑性域締め法によって頭部21を六角ボルト用回転締付治具60に対し図27(b)に示すθ回転により締め付けてスタッドボルト10に軸方向荷重を負荷する。そして、スナグトルクからの増し締めの大きさで、負荷応力比を任意に設定することができる。   In this state, the hexagon bolt 20 is attached to the rotary tightening jig 60 for the hexagon bolt. Therefore, as described in relation to FIG. 27A, after that, using a rotating device (not shown), the head 21 is attached to the hexagon bolt rotary fastening jig 60 by the plastic zone fastening method as shown in FIG. The stud bolt 10 is tightened by the θ rotation shown in b) to apply an axial load to the stud bolt 10. The load stress ratio can be arbitrarily set by the magnitude of the additional tightening from the snag torque.

このように、スタッドボルト10の場合も、六角ボルト20の場合も、回転締付治具は、ボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3の部分の少なくとも一部でボルトのネジ部を嵌合させる形状を有し、塑性歪を与えるボルトのネジ部を回転締付治具のL3の部分の少なくとも一部で嵌合させて回転締付治具にボルトを取り付け、塑性域締め法によりスナグトルクから増し締めして、引張治具の場合と同様に裸ネジ部に塑性歪を与えることができる。この回転締付治具として、図27(a)ではナットを用いることを説明したが、雌ネジが切られている板材等、回転装置に取り付けやすい形状の部材であってもよい。   Thus, in both the case of the stud bolt 10 and the case of the hexagon bolt 20, the rotary tightening jig is shorter than the effective length L1 of the screw portion of the bolt, and the bolt is used to be fitted to the counterpart in actual use. It has a shape in which the screw portion of the bolt is fitted to at least a part of an arbitrary length L3 longer than the fitting length L2, and the screw portion of the bolt that gives plastic strain is formed on the L3 of the rotary fastening jig. Fit at least part of the part, attach the bolt to the rotary tightening jig, tighten from the snag torque by the plastic zone tightening method, and give plastic strain to the bare screw part as in the case of the tension jig it can. In FIG. 27 (a), the nut is used as the rotary tightening jig. However, a member having a shape that can be easily attached to the rotating device, such as a plate member having a female screw cut, may be used.

したがって、荷重負荷工程(S30)は、治具が異なるのみで、ボルトの軸方向に荷重を負荷し、塑性歪を与えようという点では図1の荷重負荷工程(S12)と同じである。そして、図1に関連して説明したように、この塑性域締め法による荷重負荷工程(S30)における荷重負荷の程度と、ブルーイング処理工程(S16)の処理条件との関係は、降伏比を0.9以上とすることを1つの指標として評価することで、リラクセーション特性を改善できる。   Therefore, the load loading step (S30) is the same as the load loading step (S12) in FIG. 1 in that only a jig is different and a load is applied in the axial direction of the bolt to apply plastic strain. As described with reference to FIG. 1, the relationship between the degree of load loading in the load loading step (S30) by the plastic zone tightening method and the processing conditions in the brewing step (S16) is the yield ratio. Relaxation characteristics can be improved by evaluating 0.9 or more as one index.

ここで、S30において負荷される荷重の大きさと、S16において行われる熱処理条件範囲を決めるために行った実験について説明する。ここではS12でボルト成形されたボルトを多数準備し、負荷荷重の大きさを、増し締め角度で90度、180度、270度で変化させ、また、熱処理の条件を200℃30分、300℃3分、400℃1分と変化させた。熱処理条件は、引張治具を用いる場合に求めた図17の処理条件範囲の中で代表的な点を選んだ。このようにして処理した各ボルトについて、それぞれ引張試験を行い、引張強度、0.2%耐力、降伏比をそれぞれ求めた。   Here, the experiment conducted to determine the magnitude of the load applied in S30 and the heat treatment condition range performed in S16 will be described. Here, a large number of bolts formed in S12 are prepared, and the magnitude of the applied load is changed at 90 °, 180 °, and 270 ° at the tightening angle, and the heat treatment conditions are 200 ° C. for 30 minutes and 300 ° C. 3 minutes and 400 ° C. for 1 minute. As the heat treatment conditions, representative points were selected from the treatment condition range shown in FIG. 17 obtained when the tension jig was used. The bolts thus treated were each subjected to a tensile test to determine tensile strength, 0.2% proof stress, and yield ratio.

その結果を図29に示す。また、図30は、図29の結果をグラフ化したもので、ブルーイング処理条件をパラメータとし、横軸には増し締め角度を取り、縦軸に降伏比を取って示したものである。なお、図29、図30には一部、後述する実施例5の結果も記されている。   The result is shown in FIG. FIG. 30 is a graph of the results of FIG. 29, with the bluing process conditions as parameters, the horizontal axis indicating the tightening angle, and the vertical axis indicating the yield ratio. 29 and 30 also partially show the results of Example 5 described later.

これらの結果から、引張強度が1500Mpa以上の目標については全部のボルトが満たすが、降伏比については、調質ボルト並みの0.9以上も全ての条件で得られることがわかる。なお、降伏比が0.9以上のものについては、図29において降伏比のデータの欄で影を付けて示してある。このように、S20の増し締め角度を90度以上270度以下とすることで、図17で説明したブルーイング処理に処理条件範囲の代表的条件の下で、すべて引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上とできる。このことから、増し締め角度を90度以上270度以下が、引張治具の場合の負荷応力比80%以上に相当することが予想され、したがって、ブルーイング条件は、図17の処理条件範囲を用いることができると考えられる。   From these results, it can be seen that all bolts satisfy the target with a tensile strength of 1500 Mpa or more, but the yield ratio is 0.9 or more, which is the same as a tempered bolt, under all conditions. Note that those with a yield ratio of 0.9 or more are shaded in the yield ratio data column in FIG. Thus, by setting the retightening angle of S20 to 90 degrees or more and 270 degrees or less, the tensile strength is 1500 MPa or more and the yield ratio under the typical conditions in the treatment condition range for the blueing treatment described in FIG. Can be 0.9 or more. From this, it is expected that the retightening angle of 90 degrees or more and 270 degrees or less corresponds to a load stress ratio of 80% or more in the case of the tension jig. Therefore, the bluing condition is the processing condition range of FIG. It is thought that it can be used.

ここで、降伏比0.90以上を有する図26の工程を経たボルトを選び、そのリラクセーション試験を行った。その結果を図31、図32に示す。これらの図は、引張治具を用いた図15、図16に対応するものである。図31は常温リラクセーション試験の結果、図32は高温リラクセーション試験の結果を示す。リラクセーション試験の内容、及び図31、図32の縦軸、横軸の意味は、図15等で説明したものと同じで、従来技術及び調質ボルトのデータも比較のために示されている。図中に、0.93σB等と示されているのは、降伏比が0.93であるボルトであることも同様である。これらの図から、調質ボルト並み又はそれ以上の降伏比、すなわち降伏比0.90以上を有するボルトは、従来技術の「ボルト成形+ブルーイング」の処理のものに比較し、リラクセーション特性が改善し、調質ボルト並み、あるいはそれ以上に改善されていることがわかる。また、引張治具によるものと同様な結果であることが分かる。   Here, the bolt which passed through the process of FIG. 26 which has the yield ratio 0.90 or more was selected, and the relaxation test was done. The results are shown in FIGS. These figures correspond to FIGS. 15 and 16 using a tension jig. FIG. 31 shows the result of the normal temperature relaxation test, and FIG. 32 shows the result of the high temperature relaxation test. The contents of the relaxation test and the meanings of the vertical and horizontal axes in FIGS. 31 and 32 are the same as those described with reference to FIG. 15 and the like, and the conventional technology and tempered bolt data are also shown for comparison. In the drawing, 0.93σB or the like is the same for a bolt having a yield ratio of 0.93. From these figures, the bolts with a yield ratio equal to or higher than tempered bolts, that is, with a yield ratio of 0.90 or more, have improved relaxation characteristics compared to the conventional bolting + bluing process. In addition, it can be seen that it is improved to the same level as the tempered bolt or more. Moreover, it turns out that it is the same result as what is based on a tension jig.

従って図26における非調質高強度ボルトの製造方法の手順において、S30の増し締め角度を90度以上270度以下とし、S16のブルーイング条件を図17で説明した処理条件範囲とすることで、引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上で、リラクセーション特性が改善された非調質高強度ボルトを得ることができる。   Therefore, in the procedure of the manufacturing method of the non-tempered high-strength bolt in FIG. 26, the tightening angle of S30 is set to 90 degrees or more and 270 degrees or less, and the blueing condition of S16 is set to the processing condition range described in FIG. A non-tempered high strength bolt having a tensile strength of 1500 MPa or more and a yield ratio of 0.9 or more and improved relaxation characteristics can be obtained.

図33は、非調質高強度ボルトの製造方法について回転締付治具を用いる別の処理手順を示すフローチャートである。この製造方法は、引張治具における図18で説明した方法に対応する。すなわち引張治具で塑性歪を与える荷重負荷工程(S20)の代わりに、荷重負荷工程(S32)は回転締付治具で塑性歪を与える。そして、図18の方法と同様にブルーイング処理が省略できる。   FIG. 33 is a flowchart showing another processing procedure using a rotary tightening jig in the method for producing a non-tempered high-strength bolt. This manufacturing method corresponds to the method described in FIG. That is, instead of the load loading step (S20) for applying plastic strain with a tension jig, the load loading step (S32) applies plastic strain with a rotary fastening jig. Then, the bluing process can be omitted as in the method of FIG.

図33において、ボルト成形工程(S10)及び除荷工程(S14)は今まで説明したものと同じである。荷重負荷工程(S32)は、図26の荷重負荷工程(S30)と荷重負荷の程度が異なるのみで、回転締付治具による増し締めにより塑性歪を与える歪み量を任意に設定する方法も同様である。   In FIG. 33, the bolt forming step (S10) and the unloading step (S14) are the same as those described so far. The load loading step (S32) differs from the load loading step (S30) of FIG. 26 only in the degree of load load, and the method of arbitrarily setting the amount of strain that gives plastic strain by retightening with a rotary tightening jig is the same. It is.

そこで、荷重負荷工程(S32)においては、増し締め角度をパラメータとして、ボルトに各種の処理を行い、その後引張試験を行った。その評価指標としては、上記のように、調質ボルトと同程度以上の降伏比が0.90以上となることを用いる。   Therefore, in the load application step (S32), various treatments were performed on the bolt using the additional tightening angle as a parameter, and then a tensile test was performed. As the evaluation index, as described above, a yield ratio equal to or higher than that of the tempered bolt is 0.90 or higher.

その結果は、先ほどの図29及び図30に示されている。この結果から分かるように、引張強度が1500Mpa以上の目標については全部のボルトが満たすが、降伏比については、調質ボルト並みの0.9以上が条件次第で得られることがわかる。その条件は、増し締め角度が180度以上270度以下である。なお、降伏比が0.9以上のものについては、図29において降伏比のデータの欄で影を付けて示してある。   The results are shown in FIGS. 29 and 30. As can be seen from this result, all bolts satisfy the target with a tensile strength of 1500 Mpa or more, but the yield ratio is 0.9 or more, which is the same as that of a tempered bolt, depending on conditions. The condition is that the tightening angle is not less than 180 degrees and not more than 270 degrees. Note that those with a yield ratio of 0.9 or more are shaded in the yield ratio data column in FIG.

このようにして、図33における非調質高強度ボルトの製造方法の手順において、S32の増し締め角度を180度以上270度以下とすることで、引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上で、リラクセーション特性が改善された非調質高強度ボルトを得ることができる。   Thus, in the procedure of the manufacturing method of the non-tempered high strength bolt in FIG. 33, the tensile strength is 1500 MPa or more and the yield ratio is 0.9 by setting the retightening angle of S32 to 180 degrees or more and 270 degrees or less. As described above, a non-tempered high-strength bolt with improved relaxation characteristics can be obtained.

図34は、非調質高強度ボルトの製造方法について回転締付治具を用いるさらに別の処理手順を示すフローチャートである。この製造方法は、引張治具における図22で説明した方法に対応する。すなわち引張治具で塑性歪を与える荷重負荷工程(S24)の代わりに、荷重負荷工程(S34)は回転締付治具で塑性歪を与える。また、図22と同じ内容のブルーイング処理(S22)がボルト成形工程(S10)の次に配置される。   FIG. 34 is a flowchart showing still another processing procedure using a rotary tightening jig in the method for producing a non-tempered high-strength bolt. This manufacturing method corresponds to the method described in FIG. That is, instead of the load loading step (S24) in which plastic strain is applied with a tension jig, the load loading step (S34) applies plastic strain with a rotary tightening jig. Further, the brewing process (S22) having the same contents as in FIG. 22 is arranged next to the bolt forming process (S10).

図34において、ボルト成形工程(S10)及び除荷工程(S14)は今まで説明したものと同じである。荷重負荷工程(S34)は、図26の荷重負荷工程(S30)と荷重負荷の程度が異なるのみで、回転締付治具による増し締めにより塑性歪を与える歪み量を任意に設定する方法も同様である。   In FIG. 34, the bolt forming step (S10) and the unloading step (S14) are the same as those described so far. The load loading step (S34) differs from the load loading step (S30) in FIG. 26 only in the degree of load loading, and the method of arbitrarily setting the amount of strain that gives plastic strain by retightening with a rotary tightening jig is the same. It is.

ここで、ブルーイング処理工程(S22)の内容は、上記のように図22のブルーイング処理工程と同じ、すなわち従来技術の方法において用いた250℃30分とした。そして、荷重負荷工程(S34)において、増し締め角度をパラメータとして、ボルトに各種の処理を行い、その後引張試験を行った。その評価指標としては、上記のように、調質ボルトと同程度以上の降伏比が0.90以上となることを用いる。   Here, the content of the bluing treatment step (S22) was the same as the bluing treatment step of FIG. 22 as described above, that is, 250 ° C. for 30 minutes used in the method of the prior art. In the load application step (S34), various treatments were performed on the bolts using the additional tightening angle as a parameter, and then a tensile test was performed. As the evaluation index, as described above, a yield ratio equal to or higher than that of the tempered bolt is 0.90 or higher.

その結果を図35に示す。また、図36に増し締め角度と降伏比の関係、図37に増し締め角度と引張強度の関係をそれぞれ示す。これらの結果から分かるように、引張強度が1500Mpa以上の目標については全部のボルトが満たし、降伏比についても調質ボルト並みの0.9以上が全ての条件で得られることがわかる。また、図22に関連して説明したように、事前ブルーイング処理の条件は、200℃30分であってもよい。   The result is shown in FIG. FIG. 36 shows the relationship between the additional tightening angle and the yield ratio, and FIG. 37 shows the relationship between the additional tightening angle and the tensile strength. As can be seen from these results, it can be seen that all bolts satisfy the target with a tensile strength of 1500 Mpa or more, and that the yield ratio is 0.9 or more, which is the same as a tempered bolt, under all conditions. Further, as described with reference to FIG. 22, the condition of the pre-blueing process may be 200 ° C. for 30 minutes.

このようにして、図34における非調質高強度ボルトの製造方法の手順において、S22のブルーイング処理条件を200℃以上250℃以下で30分とし、S34の増し締め角度を90度以上270度以下とすることで、引張強度が1500MPa以上、降伏比が0.9以上で、リラクセーション特性が改善された非調質高強度ボルトを得ることができる。   In this way, in the procedure of the method for producing the non-tempered high-strength bolt in FIG. 34, the bluing treatment condition of S22 is set to 200 ° C. to 250 ° C. for 30 minutes, and the retightening angle of S34 is set to 90 ° to 270 °. By setting it as below, it is possible to obtain a non-tempered high-strength bolt having a tensile strength of 1500 MPa or more, a yield ratio of 0.9 or more, and improved relaxation characteristics.

実施例1における非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a processing procedure of a method for manufacturing a non-tempered high-strength bolt in Example 1. 本発明に係る実施の形態において、高強度ボルトに塑性歪を与える様子を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining a mode that a plastic strain is given to a high intensity | strength bolt. 本発明に係る実施の形態において、引張治具の構造及び作用を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the structure and effect | action of a tension jig. 実施例1において、各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of various parameters. ボルト成形後にブルーイング処理を行う従来技術についてブルーイング処理条件と引張試験の結果の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the blueing process conditions and the result of a tension test about the prior art which performs a blueing process after bolt shaping | molding. 従来技術のボルト、調質ボルトについてのリラクセーション試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the relaxation test about the bolt of a prior art, and a tempered bolt. 実施例1において、200℃ブルーイングのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 200 degreeC blueing. 実施例1において、200℃ブルーイングのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 200 degreeC blueing. 実施例1において、250℃ブルーイングのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 250 degreeC blueing. 実施例1において、250℃ブルーイングのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 250 degreeC blueing. 実施例1において、300℃ブルーイング各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 300 degreeC blueing various parameters. 実施例1において、300℃ブルーイング各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 300 degreeC blueing various parameters. 実施例1において、400℃ブルーイング各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 400 degreeC brewing various parameters. 実施例1において、400℃ブルーイング各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 1, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of 400 degreeC brewing various parameters. 実施例1のボルトについての常温リラクセーション試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the normal temperature relaxation test about the volt | bolt of Example 1. FIG. 実施例1のボルトについての高温リラクセーション試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the high temperature relaxation test about the volt | bolt of Example 1. FIG. 実施例1におけるブルーイング処理条件範囲を示す図である。It is a figure which shows the brewing process condition range in Example 1. FIG. 実施例2における非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength bolt in Example 2. FIG. 実施例2において、各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 2, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of various parameters. 図19の結果をグラフ化した図である。FIG. 20 is a graph of the result of FIG. 19. 図19の結果をグラフ化した図である。FIG. 20 is a graph of the result of FIG. 19. 実施例3における非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength bolt in Example 3. FIG. 実施例3において、各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 3, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of various parameters. 図23の結果をグラフ化した図である。FIG. 24 is a graph showing the result of FIG. 23. 図23の結果をグラフ化した図である。FIG. 24 is a graph showing the result of FIG. 23. 実施例4における非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength volt | bolt in Example 4. 本発明に係る実施の形態において、回転締付治具の構造及び作用を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the structure and effect | action of a rotation fastening jig | tool. 本発明に係る実施の形態において、塑性域締め法によるスナグトルクと増し締めの関係を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the relationship between the snag torque by a plastic zone fastening method, and retightening. 実施例4,5において、各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 4, 5, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of various parameters. 図29の結果をグラフ化した図である。FIG. 30 is a graph showing the result of FIG. 29. 実施例4のボルトについての常温リラクセーション試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the normal temperature relaxation test about the volt | bolt of Example 4. FIG. 実施例4のボルトについての高温リラクセーション試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the high temperature relaxation test about the volt | bolt of Example 4. FIG. 実施例5における非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength volt | bolt in Example 5. 実施例6における非調質高強度ボルトの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength volt | bolt in Example 6. 実施例6において、各種パラメータのボルトについての引張試験の結果を示す図である。In Example 6, it is a figure which shows the result of the tension test about the bolt of various parameters. 図35の結果をグラフ化した図である。FIG. 36 is a graph showing the result of FIG. 図35の結果をグラフ化した図である。FIG. 36 is a graph showing the result of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 スタッドボルト、12,22 ネジ部、14,24 使用嵌合部、15,16,25,26 裸ネジ部、18 雌ネジ部、20 六角ボルト、21 頭部、30,50 スタッドボルト用引張治具、40,60 六角ボルト用引張治具、42,54 ナット、44 上部治具、46 下部治具、52 ねじ込み治具。   10 Stud bolts, 12, 22 threaded parts, 14, 24 Use fitting parts, 15, 16, 25, 26 Bare threaded parts, 18 Female threaded parts, 20 Hexagon bolts, 21 Heads, 30, 50 Tensile treatment for stud bolts Tools, 40, 60 Hexagon bolt tension jig, 42, 54 nut, 44 upper jig, 46 lower jig, 52 screw jig.

Claims (9)

非調質ボルトを成形後、任意の引張治具を用いてそのボルトの引張強度の80%以上100%未満に相当する軸方向荷重を負荷して塑性歪を与える荷重負荷工程と、
ボルトを治具から徐荷し取り外す除荷工程と、
取り外したボルトを、熱処理する温度と時間との関係において、200℃で5分、及び200℃で60分、及び250℃で1分、及び250℃で10分、及び300℃で0.5分、及び300℃で5分、及び400℃で0.5分、及び400℃で1分の各処理条件で囲まれる処理条件範囲でブルーイング処理を行う処理工程と、
を含むことを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
A load-loading step of applying plastic load by applying an axial load corresponding to 80% or more and less than 100% of the tensile strength of the bolt using an arbitrary tensile jig after forming the non-tempered bolt;
Unloading process to unload and remove the bolt from the jig;
In relation to the temperature and time for heat treatment of the removed bolt, 5 minutes at 200 ° C., 60 minutes at 200 ° C., 1 minute at 250 ° C., 10 minutes at 250 ° C., and 0.5 minute at 300 ° C. And a treatment step of performing a blueing treatment in a treatment condition range surrounded by treatment conditions of 300 ° C. for 5 minutes, 400 ° C. for 0.5 minute, and 400 ° C. for 1 minute;
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
非調質ボルトを成形後、任意の引張治具を用いてそのボルトの引張強度の90%以上100%未満に相当する軸方向荷重を負荷して塑性歪を与える荷重負荷工程と、
ボルトを引張治具から徐荷し取り外す除荷工程と、
を含むことを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
A load-loading step of applying plastic strain by applying an axial load corresponding to 90% or more and less than 100% of the tensile strength of the bolt using an arbitrary tension jig after forming the non-tempered bolt;
Unloading process to remove the bolt from the tension jig
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
非調質ボルトを成形後、処理温度範囲を200℃以上250℃以下、処理時間範囲を15分以上30分以下のブルーイング処理を行う処理工程と、
ブルーイング処理後の非調質ボルトを、任意の引張治具を用いてそのボルトの引張強度の90%以上100%未満に相当する軸方向荷重を負荷して塑性歪を与える荷重負荷工程と、
ボルトを引張治具から徐荷し取り外す除荷工程と、
を含むことを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
After forming the non-tempered bolt, a treatment step of performing a blueing treatment with a treatment temperature range of 200 ° C. or more and 250 ° C. or less and a treatment time range of 15 minutes or more and 30 minutes or less,
A load-loading step of applying an axial load corresponding to 90% or more and less than 100% of the tensile strength of the bolt using an arbitrary tension jig to impart plastic strain to the non-tempered bolt after the blueing treatment,
Unloading process to remove the bolt from the tension jig
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
請求項1から3のいずれか1に記載の非調質高強度ボルトの製造方法において、
引張治具は、
成形後のボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3の部分の少なくとも一部でボルトのネジ部を嵌合させる形状を有し、
荷重負荷工程は、
塑性歪を与えるボルトのネジ部を引張治具の長さL3の部分の少なくとも一部で嵌合させて、引張治具にボルトを取り付ける取付工程と、
引張治具に取り付けられたボルトを軸線方向に任意の軸方向荷重の下で引っ張る引張工程と、
を有することを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
In the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength bolt of any one of Claim 1 to 3,
The tension jig is
At least part of the portion of the arbitrary length L3 that is shorter than the effective length L1 of the threaded portion of the bolt after molding and longer than the use fitting length L2 that the bolt is fitted to the other party in actual use. It has a shape to fit the screw part,
The loading process is
An attaching step of fitting the bolt to the tension jig by fitting the screw portion of the bolt giving plastic strain with at least a part of the length L3 of the tension jig;
A tensioning step of pulling a bolt attached to a tensioning jig in an axial direction under an arbitrary axial load;
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
非調質ボルトを成形後、任意の回転締付治具を用いてそのボルトの任意のスナグトルクで締め付け、さらに、90度以上270度以下の角度の増し締めを行う荷重負荷工程と、
ボルトを治具から徐荷し取り外す除荷工程と、
取り外したボルトを、熱処理する温度と時間との関係において、200℃で5分、及び200℃で60分、及び250℃で1分、及び250℃で10分、及び300℃で0.5分、及び300℃で5分、及び400℃で0.5分、及び400℃で1分の各処理条件で囲まれる処理条件範囲でブルーイング処理を行う処理工程と、
を含むことを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
After forming the non-tempered bolt, a load loading step of tightening with an arbitrary snag torque of the bolt using an arbitrary rotary tightening jig and further tightening at an angle of 90 degrees to 270 degrees;
Unloading process to unload and remove the bolt from the jig;
In relation to the temperature and time for heat treatment of the removed bolt, 5 minutes at 200 ° C., 60 minutes at 200 ° C., 1 minute at 250 ° C., 10 minutes at 250 ° C., and 0.5 minute at 300 ° C. And a treatment step of performing a blueing treatment in a treatment condition range surrounded by treatment conditions of 300 ° C. for 5 minutes, 400 ° C. for 0.5 minute, and 400 ° C. for 1 minute;
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
非調質ボルトを成形後、任意の回転締付治具を用いてそのボルトの任意のスナグトルクで締め付け、さらに、180度以上270度以下の角度の増し締めを行う荷重負荷工程と、
ボルトを回転締付治具から徐荷し取り外す除荷工程と、
を含むことを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
After forming the non-tempered bolt, a load loading step of tightening with an arbitrary snag torque of the bolt using an arbitrary rotary tightening jig and further tightening at an angle of 180 degrees to 270 degrees;
Unloading process to remove and remove the bolt from the rotary tightening jig,
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
非調質ボルトを成形後、処理温度範囲を200℃以上250℃以下、処理時間範囲を15分以上30分以下のブルーイング処理を行う処理工程と、
ブルーイング処理後の非調質ボルトを、任意の回転締付治具を用いてそのボルトの任意のスナグトルクで締め付け、さらに、90度以上270度以下の角度の増し締めを行う荷重負荷工程と、
ボルトを回転締付治具から徐荷し取り外す除荷工程と、
を含むことを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
After forming the non-tempered bolt, a treatment step of performing a blueing treatment with a treatment temperature range of 200 ° C. or more and 250 ° C. or less and a treatment time range of 15 minutes or more and 30 minutes or less,
A load-loading step of tightening the non-tempered bolt after the blueing treatment with an arbitrary snug torque of the bolt using an arbitrary rotary tightening jig, and further tightening at an angle of 90 degrees to 270 degrees;
Unloading process to remove and remove the bolt from the rotary tightening jig,
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
請求項5から7のいずれか1に記載の非調質高強度ボルトの製造方法において、
高強度ボルトは、軸径より大きい径の頭部を有する頭部付ボルトであり、
回転締付治具は、ボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3のネジ部を一部に有する貫通穴を含み、頭部付ボルトを貫通穴に挿入しネジ部にねじ込んでL3の長さで嵌合させたとき頭部が貫通穴の端部で止まる形状を備え、
荷重負荷工程は、
頭部付ボルトを、その頭部が回転締付治具の端部で止まるまでねじ込んで取り付ける取付工程と、
頭部付ボルトを、頭部が回転締付治具の端部で止まっている状態でさらに任意の大きさのスナグトルクで締め付ける締付工程と、
頭部付ボルトを、スナグトルクの締め付け状態からさらに任意の角度で増し締めする増し締め工程と、
を有することを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。
In the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength bolt of any one of Claim 5 to 7,
A high-strength bolt is a headed bolt having a head with a diameter larger than the shaft diameter,
The rotary tightening jig has a screw portion of an arbitrary length L3 that is shorter than the effective length L1 of the screw portion of the bolt and longer than the use fitting length L2 that the bolt is fitted to the counterpart in actual use. Including a through hole in the part, and when the head-attached bolt is inserted into the through hole, screwed into the screw part and fitted with a length of L3, the head part has a shape that stops at the end of the through hole,
The loading process is
An attachment process in which the head bolt is screwed in and attached until the head stops at the end of the rotary tightening jig;
A tightening step of tightening the bolt with the head with a snag torque of an arbitrary size while the head is stopped at the end of the rotary tightening jig;
A retightening step of retightening the bolt with head at an arbitrary angle from the tightened state of the snag torque;
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:
請求項5から7のいずれか1に記載の非調質高強度ボルトの製造方法において、
高強度ボルトは、軸の少なくとも両端部にネジ部を有するスタッドボルトであり、
回転締付治具は、ボルトのネジ部の実効長さL1より短く、そのボルトが実使用において相手先に嵌合する使用嵌合長さL2よりも長い任意の長さL3のネジ部を一部に有する穴を含み、スタッドボルトを穴に挿入しネジ部にねじ込んでその一方端のネジ部をL3の長さで嵌合させたときスタッドボルトの他方端が穴の端部よりL2以上突き出る形状を備え、
荷重負荷工程は、
スタッドボルトを、回転締付治具の穴に挿入しネジ部にねじ込み、その一方端のネジ部をL3の長さで嵌合させ、穴の端部から突き出るスタッドボルトの他方端に締付ナットを取り付ける取付工程と、
締付ナットを穴の端部で止まるまで回転させた後、スタッドボルトを任意の大きさのスナグトルクで締め付ける締付工程と、
締付ナットを、スナグトルクの締め付け状態からさらに任意の角度で増し締めする増し締め工程と、
を有することを特徴とする非調質高強度ボルトの製造方法。

In the manufacturing method of the non-tempered high intensity | strength bolt of any one of Claim 5 to 7,
High-strength bolts are stud bolts that have threaded portions at least at both ends of the shaft,
The rotary tightening jig has a screw portion of an arbitrary length L3 that is shorter than the effective length L1 of the screw portion of the bolt and longer than the use fitting length L2 that the bolt is fitted to the counterpart in actual use. When the stud bolt is inserted into the hole, screwed into the threaded portion, and the threaded portion at one end thereof is fitted to the length of L3, the other end of the stud bolt protrudes more than L2 from the end of the hole. With shape,
The loading process is
Insert the stud bolt into the hole of the rotary tightening jig, screw it into the screw part, fit the screw part at one end with the length of L3, and tighten the nut on the other end of the stud bolt protruding from the end of the hole Mounting process for attaching,
A tightening process of rotating the tightening nut until it stops at the end of the hole, and then tightening the stud bolt with a snag torque of any size;
A retightening step of retightening the tightening nut at an arbitrary angle from the tightened state of the snag torque;
A method for producing a non-tempered high-strength bolt, comprising:

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