JP2018189146A - High-strength weld bolt having high weldability, and device and method for producing the same - Google Patents
High-strength weld bolt having high weldability, and device and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018189146A JP2018189146A JP2017091706A JP2017091706A JP2018189146A JP 2018189146 A JP2018189146 A JP 2018189146A JP 2017091706 A JP2017091706 A JP 2017091706A JP 2017091706 A JP2017091706 A JP 2017091706A JP 2018189146 A JP2018189146 A JP 2018189146A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- head
- die
- hole
- forming
- bolt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
本発明は、高溶接性を有する高強度溶接ボルトとその製造装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to a high-strength weld bolt having high weldability, a manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof.
従来から自動車の車体等を構成する金属製の部材に貫通させ溶接により固定する溶接ボルトが用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a welding bolt that penetrates through a metal member that constitutes a car body of an automobile and is fixed by welding is used.
特許文献１には、頭部のねじ側端面の複数位置に溶接用突起を形成した溶接ボルトが記載されている。溶接ボルトは、金属板の孔に貫通させるとともに、金属板に溶接用突起を接触させ、溶接ボルト及び金属板に大電流を流すことにより溶接用突起を金属板に溶着させている。 Patent Document 1 describes a welding bolt in which welding protrusions are formed at a plurality of positions on the screw-side end surface of the head. The welding bolt penetrates through the hole of the metal plate, the welding projection is brought into contact with the metal plate, and the welding projection is welded to the metal plate by flowing a large current through the welding bolt and the metal plate.
溶接ボルトを構成する材料として、現在、ボロン鋼が多く用いられている。ボロン鋼は、焼き入れ、焼きなましを行うが熱処理の影響を受けにくい材料であり、溶接時の熱により再度の熱処理がかかった状態になっても、遅れ破壊を抑制できる可能性がある。 Currently, boron steel is often used as a material constituting the welding bolt. Boron steel is a material that is hardened and annealed but is not easily affected by heat treatment, and even if it is subjected to heat treatment again by heat during welding, there is a possibility that delayed fracture can be suppressed.
しかしながら、ボロン鋼により形成する溶接ボルトに熱処理を行った場合に、溶接ボルトの表面には酸化被膜であるスケールが生成される可能性がある。これにより、溶接ボルトの溶接時に流す電流の管理が悪いと、そのスケールによって被溶着部材である金属製の部材と溶接ボルトとの溶接部に不良が生じる恐れがある。しかも、その溶接不良は、次工程のナット締めを行ったとき、またはその後でしか溶接ボルトに締結するための力が加わらないので、溶接不良を見つけることが困難である。そして、溶接不良が見つけられたときには、前工程に部品を戻して溶接部を分離させて溶接を再度行う必要が生じるので、改修作業が大幅になり改修のためのコストが大幅に増大する原因となる。 However, when heat treatment is performed on a weld bolt formed of boron steel, a scale that is an oxide film may be generated on the surface of the weld bolt. Thereby, when the management of the electric current sent at the time of welding of a welding bolt is bad, there exists a possibility that a defect may arise in the welding part of the metal member which is a to-be-welded member, and a welding bolt with the scale. Moreover, the welding failure is difficult to find because the force for fastening to the welding bolt is applied only when the nut is tightened in the next step or after that. And when a welding failure is found, it is necessary to return the parts to the previous process, separate the welded portion, and perform welding again, which causes the repair work to be greatly increased and the cost for the repair to be greatly increased. Become.
本発明の目的は、溶接熱による遅れ破壊を防止でき、かつ、溶接不良を抑制できる高溶接性を有する高強度溶接ボルトと、その製造方法及び製造装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a high-strength weld bolt having high weldability capable of preventing delayed fracture due to welding heat and suppressing welding failure, and a method and apparatus for manufacturing the same.
本発明に係る高溶接性を有する高強度溶接ボルトは、０．１２〜０．１８質量％のＣを含有した非ボロン鋼であり引張強度が８００Ｎ／ｍｍ2以上となるように所定の組成を有する非調質材製の線材から形成され、頭部のねじ軸側端面に複数の溶接用突起を有する、高溶接性を有する高強度溶接ボルトである。 The high-strength weld bolt having high weldability according to the present invention is a non-boron steel containing 0.12 to 0.18% by mass of C, and has a predetermined composition so that the tensile strength is 800 N / mm 2 or more. It is a high-strength weld bolt having high weldability, which is formed from a non-heat treated material wire having a plurality of welding projections on the screw shaft side end surface of the head.
本発明に係る高強度溶接ボルトの製造装置は、本発明に係る高強度溶接ボルトを製造するための製造装置であって、供給された前記線材を所定長さに切断した後、前記線材にヘッダ加工を施すことにより、前記複数の溶接用突起及び前記頭部を有する頭部中間要素を形成するヘッダ加工装置を備え、前記ヘッダ加工装置は、断面円形の貫通孔を有し、前記線材製の中間素材が前記貫通孔の内側に挿入されるダイスと、前記貫通孔より大径の頭部形成孔を有し、前記ダイスを内側に固定したダイスホルダと、前記中間素材の端部を加圧して前記頭部を形成する頭部形成パンチとを含み、前記ダイスは、前記頭部形成孔側の面において、前記頭部形成孔の空間と対向する部分の周方向複数位置に形成され前記溶接用突起を形成する複数の突起形成孔を有し、前記ダイスホルダは、前記頭部形成孔の周方向複数位置であって、前記突起形成孔と周方向に一致する位置の外径側に形成され、一端が半径方向外側面に開口し、他端が軸方向のダイス対向側面に開口するエア抜き孔を有する、高強度溶接ボルトの製造装置である。 A manufacturing apparatus for a high-strength welding bolt according to the present invention is a manufacturing apparatus for manufacturing a high-strength welding bolt according to the present invention, and after cutting the supplied wire rod to a predetermined length, the wire rod is attached to a header. A header processing device that forms a head intermediate element having the plurality of welding projections and the head by performing processing, the header processing device has a through-hole having a circular cross section, and is made of the wire A die having an intermediate material inserted inside the through-hole, a head forming hole having a diameter larger than the through-hole, a die holder having the die fixed inside, and an end of the intermediate material being pressed A head forming punch for forming the head, and the die is formed at a plurality of positions in a circumferential direction of a portion facing the space of the head forming hole on the surface on the head forming hole side. Multiple protrusions forming protrusions The die holder is formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the head forming hole and on the outer diameter side at a position coinciding with the protrusion forming hole in the circumferential direction, and one end opens on a radially outer surface. The other end is an apparatus for producing a high-strength welding bolt having an air vent hole that opens to the side surface facing the die in the axial direction.
本発明に係る高強度溶接ボルトの製造方法は、本発明に係る高強度溶接ボルトを製造する製造方法であって、ヘッダ加工装置に前記線材を供給する線材供給ステップと、前記ヘッダ加工装置において前記線材を所定長さに切断した後、前記線材にヘッダ加工を施すことにより、前記複数の溶接用突起及び前記頭部を有する頭部中間要素を形成する頭部形成ステップと、前記頭部中間要素の軸部にねじ加工を行って雄ねじを形成するねじ形成ステップとを含み、前記ヘッダ加工装置は、供給された前記線材を所定長さに切断した後、前記線材にヘッダ加工を施すことにより、前記複数の溶接用突起及び前記頭部中間要素を形成するヘッダ加工装置であって、断面円形の貫通孔を有し、前記線材製の中間素材が前記貫通孔の内側に挿入されるダイスと、前記貫通孔より大径の頭部形成孔を有し、前記ダイスを内側に固定したダイスホルダと、前記中間素材の端部を加圧して前記頭部を形成する頭部形成パンチとを含み、前記ダイスは、前記頭部形成孔側の面において、前記頭部形成孔の空間と対向する部分の周方向複数位置に形成され前記溶接用突起を形成する複数の突起形成孔を有し、前記ダイスホルダは、前記頭部形成孔の周方向複数位置であって、前記突起形成孔と周方向に一致する位置の外径側に形成され、一端が半径方向外側面に開口し、他端が軸方向のダイス対向側面に開口するエア抜き孔を有するヘッダ加工装置であり、前記頭部形成ステップは、前記ダイスホルダの内側に前記ダイスを固定した状態で、前記中間素材の端部を前記ダイスホルダの前記頭部形成孔の開口から突出させ、前記ダイスホルダから突出された前記中間素材の端部を前記頭部形成パンチにより加圧することにより、前記頭部を形成する、高強度溶接ボルトの製造方法である。 The manufacturing method of the high-strength weld bolt according to the present invention is a manufacturing method for manufacturing the high-strength weld bolt according to the present invention, wherein the wire rod supplying step of supplying the wire rod to a header processing device, and the header processing device A head forming step for forming a head intermediate element having the plurality of welding projections and the head by cutting the wire into a predetermined length and then performing header processing on the wire, and the head intermediate element A thread forming step of forming a male thread by performing threading on the shaft portion of the head, the header processing device cuts the supplied wire to a predetermined length, and then performs header processing on the wire. A header processing device for forming the plurality of welding projections and the head intermediate element, the die having a through-hole having a circular cross section, and the wire-made intermediate material being inserted into the through-hole And a die holder having a head-forming hole having a diameter larger than that of the through-hole, the die being fixed inside, and a head-forming punch that pressurizes an end of the intermediate material to form the head. The die has a plurality of protrusion forming holes that are formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the portion facing the space of the head forming hole on the surface on the head forming hole side to form the welding protrusion, The die holder is formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the head forming hole, and is formed on the outer diameter side at a position coinciding with the projection forming hole, with one end opening on a radially outer side and the other end In the header processing apparatus having an air vent hole opened on the side surface facing the die in the axial direction, the head forming step fixes the end of the intermediate material to the die holder while the die is fixed inside the die holder. Opening of the head forming hole Is al protrude, by pressurizing the end portion of the intermediate material that protrudes from the die holder the head forming punch to form the head, a method for producing a high strength welded bolts.
本発明に係る高溶接性を有する高強度溶接ボルトによれば、溶接熱による遅れ破壊を防止でき、かつ、溶接不良を抑制できる。 According to the high-strength weld bolt having high weldability according to the present invention, delayed fracture due to welding heat can be prevented, and poor welding can be suppressed.
また、本発明に係る高強度溶接ボルトの製造装置及び製造方法によれば、溶接ボルトに非調質材を用いることで溶接ボルトが高硬度となることに大きく影響を受けることなく、溶接ボルトの頭部に微細な溶接用突起を容易に形成できる。これにより、溶接性に優れた溶接ボルトを容易に実現できる。 Moreover, according to the manufacturing apparatus and manufacturing method of a high-strength welding bolt according to the present invention, the use of the non-heat treated material for the welding bolt is not greatly affected by the welding bolt becoming high hardness, Fine welding projections can be easily formed on the head. Thereby, the welding bolt excellent in weldability is easily realizable.
以下に図面を用いて本発明に係る実施形態につき、詳細に説明する。以下で説明する形状、数値、数量などは説明のための例示であって、高強度溶接ボルト及びその製造装置の仕様により変更が可能である。以下では、同様の構成には同一の符号を付して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The shapes, numerical values, quantities, and the like described below are examples for explanation, and can be changed depending on the specifications of the high-strength welding bolt and its manufacturing apparatus. Below, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the same structure.
図１は、実施形態の高溶接性を有する高強度溶接ボルト１０を示す斜視図である。図２は、高強度溶接ボルト１０をねじ軸１１の先端側から見た図である。以下、高強度溶接ボルトは、ボルトと記載する。実施形態のボルト１０は、０．１２〜０．１８質量％のＣを含有した非ボロン鋼であり引張強度が８００Ｎ／ｍｍ2以上となるように、所定の組成を有する非調質材製の線材から形成され、頭部１２のねじ軸１１側端面に複数の溶接用突起１３を有する。 FIG. 1 is a perspective view showing a high-strength weld bolt 10 having high weldability according to an embodiment. FIG. 2 is a view of the high-strength welding bolt 10 as viewed from the tip side of the screw shaft 11. Hereinafter, the high-strength weld bolt is referred to as a bolt. The bolt 10 of the embodiment is a non-boron steel containing 0.12 to 0.18% by mass of C, and is made of a non-tempered material having a predetermined composition so that the tensile strength is 800 N / mm 2 or more. A plurality of welding projections 13 are formed on the end surface of the head 12 on the screw shaft 11 side.
具体的には、ボルト１０は、頭部１２と、ねじ軸１１とを備える。頭部１２は、軸方向一方側から見た形状が円形であり、頭部１２の先端面（図１の下端面）は例えば円形平面となっている。頭部１２において、ねじ軸１１側端面には、周方向複数位置（図示の例では３つの位置）に、半球状の溶接用突起１３が形成される。溶接用突起の形状は限定するものではなく、断面三角形の円錐形等としてもよい。また、溶接用突起１３は、頭部１２のねじ軸１１側端面の４つ以上の位置に形成されてもよい。ねじ軸１１には雄ねじ１４が形成される。 Specifically, the bolt 10 includes a head 12 and a screw shaft 11. The head 12 has a circular shape when viewed from one side in the axial direction, and the distal end surface (the lower end surface in FIG. 1) of the head 12 is, for example, a circular plane. In the head 12, hemispherical welding projections 13 are formed on the end surface on the screw shaft 11 side at a plurality of circumferential positions (three positions in the illustrated example). The shape of the welding projection is not limited, and may be a conical shape having a triangular cross section. Further, the welding projections 13 may be formed at four or more positions on the end surface of the head 12 on the screw shaft 11 side. A male screw 14 is formed on the screw shaft 11.
また、実施形態では、所定の組成を有する非調質材として、例えば、株式会社神戸製鋼所製のＫＮＣＨ８Ｐ（商品名）が用いられる。ＫＮＣＨ８Ｐ（商品名）は、０．１５質量％のＣと、０．０１質量％のＳｉと、１．５１質量％のＭｎと、０．０１５質量％のＰと、０．００９質量％のＳと、０．１５質量％のＣｒと、０．１１０質量％のＶと、０．０１７質量％のＮｂと、０．０２６質量％のＡｌと、０．０１０８質量％のＮとを含有した材料である。これにより、所望の高い引張強度である、鋼の８Ｔ規格の強度区分の強度、具体的には、８００Ｎ／ｍｍ2以上の引張強度を確保できる。また、上記のＫＮＣＨ８Ｐ（商品名）を用いることで、８．８Ｔ規格の耐力である６４０Ｎ／ｍｍ2以上の強度を確保できる。このようなボルト１０は、線材からヘッダ加工と転造とを行って所定形状に形成するが、製造時に熱処理を行わない。これによりボルト１０の製造時間を短縮できるので、短納期で販売先への商品としてのボルトの納品が可能である。なお、ボルト１０の製造方法は、後で詳しく説明する。 In the embodiment, for example, KNCH8P (trade name) manufactured by Kobe Steel, Ltd. is used as the non-heat treated material having a predetermined composition. KNCH8P (trade name) is 0.15% by mass of C, 0.01% by mass of Si, 1.51% by mass of Mn, 0.015% by mass of P, and 0.009% by mass of S. And 0.15 mass% Cr, 0.110 mass% V, 0.017 mass% Nb, 0.026 mass% Al, and 0.0108 mass% N It is. Thereby, it is possible to secure the strength of the steel 8T standard strength class, specifically, a tensile strength of 800 N / mm 2 or more, which is a desired high tensile strength. Further, by using the above KNCH8P (trade name), it is possible to secure a strength of 640 N / mm 2 or more, which is the 8.8T standard proof stress. Such a bolt 10 is formed into a predetermined shape by performing header processing and rolling from a wire, but does not perform heat treatment during manufacturing. Thereby, since the manufacturing time of the bolt 10 can be shortened, it is possible to deliver the bolt as a product to the seller with a short delivery time. The method for manufacturing the bolt 10 will be described in detail later.
図３は、ボルト１０を被溶接部材である金属部材５０に溶接する方法を示す断面図である。金属部材５０は、鋼板等の金属板により形成される。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of welding the bolt 10 to the metal member 50 which is a member to be welded. The metal member 50 is formed of a metal plate such as a steel plate.
ボルト１０の溶接時には、金属部材５０に形成された貫通孔５１にボルト１０のねじ軸１１を挿通させる。そして、この状態でボルト１０の溶接用突起１３を金属部材５０の側面に溶接する。このとき、正負の一方側電極となるベッド５２の上に金属部材５０を置いて、金属部材５０の貫通孔５１にボルト１０のねじ軸１１を挿通させ、頭部１２の溶接用突起１３を金属部材５０の上側面に接触させる。この状態で、上側から正負の他方側電極５３を下降させ、頭部１２を下方に押圧する。これと同時にベッド５２と他方側電極５３との間に大電流を流すことで、金属部材５０と溶接用突起１３が溶着され、これにより金属部材５０にボルト１０の頭部１２が溶接される。ボルト１０のねじ軸１１は、金属部材５０の下側面から突出するので、この状態で後工程に送られた後、ねじ軸１１の先端部に被固定物（図示せず）を介してナット（図示せず）が固定される。 When welding the bolt 10, the screw shaft 11 of the bolt 10 is inserted into the through hole 51 formed in the metal member 50. In this state, the welding projection 13 of the bolt 10 is welded to the side surface of the metal member 50. At this time, the metal member 50 is placed on the bed 52 serving as the positive and negative one electrode, the screw shaft 11 of the bolt 10 is inserted into the through hole 51 of the metal member 50, and the welding projection 13 of the head 12 is made of metal. The upper surface of the member 50 is brought into contact. In this state, the positive / negative other electrode 53 is lowered from the upper side and the head 12 is pressed downward. At the same time, by passing a large current between the bed 52 and the other electrode 53, the metal member 50 and the welding projection 13 are welded, whereby the head 12 of the bolt 10 is welded to the metal member 50. Since the screw shaft 11 of the bolt 10 protrudes from the lower surface of the metal member 50, after being sent to a subsequent process in this state, a nut (not shown) is attached to the tip of the screw shaft 11 via a fixed object (not shown). (Not shown) is fixed.
ボルト１０がこのように使用されるので、後工程に送る前に溶接不良を見つけることは困難である。後工程に送る前に溶接不良を見つけられない場合には、後工程でボルト１０にナットを締め付けるときに、初めて頭部１２と金属部材５０との溶接不良が見つけられる場合がある。この場合、前工程へ金属部材５０とボルト１０とが結合された部品を戻して、溶接部を分離させて溶接を再度行う必要が生じるので、改修作業が大幅になり改修のためのコストが大幅に増大する原因となる。 Since the bolt 10 is used in this way, it is difficult to find poor welds before sending them to the subsequent process. If a welding failure cannot be found before sending it to the subsequent process, a welding failure between the head 12 and the metal member 50 may be found for the first time when the nut is tightened to the bolt 10 in the subsequent process. In this case, it is necessary to return the part in which the metal member 50 and the bolt 10 are joined to the previous process, separate the welded portion, and perform welding again, so that the repair work becomes large and the cost for the repair is large. Cause an increase.
実施形態のボルト１０は、上記のように構成されるので、遅れ破壊を防止できるとともに溶接不良を抑制できる。具体的には、０．１２〜０．１８質量％のＣを含有した低炭素含有割合の非ボロン鋼である非調質材によりボルト１０を形成するので、加工性を確保できる。また、ボルト１０に熱処理を行わないので、溶接時の熱によりボルト１０に不完全な焼きなましがかった状態となることがない。これによりボルト１０に遅れ破壊が生じることを防止できる。また、ボロン鋼に熱処理を加えてボルトを形成する場合と異なり、ボルト１０の表面に酸化被膜であるスケールが生成されることを防止できる。これにより、ボルト１０の溶接時に流す電流の管理を厳しくすることなく、ボルト１０と金属部材との溶接不良を抑制できる。 Since the bolt 10 of the embodiment is configured as described above, delayed fracture can be prevented and welding failure can be suppressed. Specifically, since the bolt 10 is formed from the non-heat treated material which is a non-boron steel having a low carbon content ratio containing 0.12 to 0.18% by mass of C, workability can be ensured. Further, since the bolt 10 is not heat-treated, the bolt 10 is not incompletely annealed by heat during welding. As a result, it is possible to prevent delayed fracture of the bolt 10. Further, unlike the case where the bolt is formed by applying heat treatment to the boron steel, it is possible to prevent the scale that is an oxide film from being generated on the surface of the bolt 10. Thereby, the welding defect of the volt | bolt 10 and a metal member can be suppressed, without managing the electric current sent at the time of the welding of the volt | bolt 10 severely.
なお、上記では、ボルト１０を形成する非調質材としてＫＮＣＨ８Ｐ（商品名）を用いる場合を説明したが、実施形態のボルト１０はこのような非調質材を用いる場合に限定しない。ボルト１０を形成する非調質材は、０．１２〜０．１８質量％のＣを含有した非ボロン鋼であり引張強度が８００Ｎ／ｍｍ2以上となるように所定の組成を有する非調質材であれば種々の非調質材を用いることができる。 In addition, although the case where KNCH8P (brand name) is used as the non-heat treated material forming the bolt 10 has been described above, the bolt 10 of the embodiment is not limited to the case where such a non-heat treated material is used. The non-heat treated material forming the bolt 10 is a non-boron steel containing 0.12 to 0.18% by mass of C and having a predetermined composition so that the tensile strength is 800 N / mm 2 or more. Various non-tempered materials can be used as long as they are materials.
一方、ボルト１０が上記の非調質材により構成されるのでボルト１０が高硬度となる。これにより、ボルト１０の製造装置及び製造方法として、従来の装置または方法を用いた場合に、ボルト１０の頭部１２に微細な溶接用突起１３を形成することが困難となる可能性がある。以下で説明する実施形態のボルトの製造装置及び製造方法は、このような事情から考えられたものである。 On the other hand, since the bolt 10 is composed of the non-heat treated material, the bolt 10 has high hardness. Thereby, when the conventional apparatus or method is used as the manufacturing apparatus and manufacturing method of the bolt 10, it may be difficult to form the fine welding projections 13 on the head 12 of the bolt 10. The bolt manufacturing apparatus and manufacturing method of the embodiment described below are considered from such a situation.
図４は、実施形態のボルトの製造方法を示すフローチャートである。ボルトの製造方法は、Ｓ１０の線材供給ステップ、Ｓ１２の頭部形成ステップ及びＳ１４のねじ形成ステップを含む。ボルト１０を製造する場合、上記の非調質材製の線材に伸線メーカーで伸線処理が行われてコイル状に巻回されたコイル供給部（図示せず）がボルトのメーカーに送られる。そして、ボルトのメーカーにおいて、線材供給ステップとして、上記のコイル供給部から、ヘッダ加工装置に上記の線材を供給する。伸線処理では、例えば材料メーカーで形成する線材に対し、伸線メーカーで約３０％直径が縮小した線材を形成する。その後、頭部形成ステップとして、ヘッダ加工装置において上記の線材を所定長さに切断した後、上記の線材にヘッダ加工を施すことにより、ボルトの中間要素であり、複数の溶接用突起１３及び頭部１２を有する頭部中間要素１５（図８（ｂ））を形成する。そして、ねじ形成ステップとして、頭部中間要素１５の軸部１６（図８（ｂ））に転造でねじ加工を行って雄ねじを形成する。 FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the bolt of the embodiment. The bolt manufacturing method includes a wire supplying step in S10, a head forming step in S12, and a screw forming step in S14. When the bolt 10 is manufactured, a wire supplying process (not shown) in which the above-mentioned non-heat treated wire is subjected to a wire drawing process by a wire drawing manufacturer and wound in a coil shape is sent to the bolt manufacturer. . Then, in the bolt manufacturer, as a wire supply step, the wire is supplied from the coil supply unit to the header processing apparatus. In the wire drawing process, for example, a wire whose diameter is reduced by about 30% is formed by a wire maker with respect to a wire formed by a material maker. Thereafter, as a head forming step, the wire rod is cut into a predetermined length in the header processing apparatus, and then the wire rod is subjected to header processing, thereby being an intermediate element of the bolt. The head intermediate element 15 (FIG. 8B) having the portion 12 is formed. Then, as a screw forming step, the shaft portion 16 (FIG. 8B) of the head intermediate element 15 is threaded by rolling to form a male screw.
ヘッダ加工装置は、上記のボルトの製造方法に用いるものでボルト１０を製造するために用いられる。ヘッダ加工装置は、図５〜図８に示す中間要素形成部２０を含む。中間要素形成部２０は、供給された線材を所定長さに切断した後、頭部の予備形状が形成された中間素材としての前頭部中間要素１７（図８（ａ））にヘッダ加工を施す。これにより、複数の溶接用突起１３及び頭部１２を有する頭部中間要素１５を形成する。 The header processing apparatus is used for manufacturing the bolt 10 in the above-described bolt manufacturing method. The header processing apparatus includes an intermediate element forming unit 20 shown in FIGS. The intermediate element forming unit 20 cuts the supplied wire into a predetermined length, and then processes the header on the forehead intermediate element 17 (FIG. 8A) as an intermediate material on which a preliminary shape of the head is formed. Apply. Thereby, the head intermediate element 15 having the plurality of welding projections 13 and the head 12 is formed.
図５は、図４に示す頭部形成ステップに用いるヘッダ加工装置の中間要素形成部２０を構成する第１及び第２ダイス２２，２６とダイスホルダ３０とを示す断面図である。図６は、図５の上方から見た図である。図７は、図５のＡ部拡大図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the first and second dies 22 and 26 and the die holder 30 constituting the intermediate element forming portion 20 of the header processing apparatus used in the head forming step shown in FIG. FIG. 6 is a view from above of FIG. FIG. 7 is an enlarged view of a portion A in FIG.
中間要素形成部２０は、ダイス２１、ダイスホルダ３０、及び頭部形成パンチ４０ａ、４０ｂ（図８）を含んで構成される。ダイス２１は、第１及び第２ダイス２２，２６を含み、第１及び第２ダイス２２，２６のそれぞれは略円筒状である。第１ダイス２２の軸方向長さ及び外径は、第２ダイス２６の軸方向長さ及び外径のそれぞれより小さい。第２ダイス２６には、軸方向一方面（図５の上側面）に開口する断面円形の大径孔２７が形成され、その大径孔２７の内側に第１ダイス２２が嵌合固定されている。 The intermediate element forming unit 20 includes a die 21, a die holder 30, and head forming punches 40a and 40b (FIG. 8). The die 21 includes first and second dies 22 and 26, and each of the first and second dies 22 and 26 is substantially cylindrical. The axial length and the outer diameter of the first die 22 are smaller than the axial length and the outer diameter of the second die 26, respectively. The second die 26 is formed with a large-diameter hole 27 having a circular cross section that opens on one axial side surface (the upper side surface in FIG. 5), and the first die 22 is fitted and fixed inside the large-diameter hole 27. Yes.
第１ダイス２２は、貫通孔として断面円形の第１小径孔２３を有する。第１ダイス２２は、所定長さの線材製の前頭部中間要素１７の軸部１９（図８（ａ））が第１小径孔２３の内側に挿入される。第２ダイス２６は、一端の中心部に開口する断面円形の上記の大径孔２７と、大径孔２７の底部に形成され第１小径孔２３と軸方向に接続される断面円形の第２小径孔２８とを有する。そして、大径孔２７の内側に第１ダイス２２が嵌合固定される。第１ダイス２２の第１小径孔２３と、第２ダイス２６の第２小径孔２８とはそれぞれの中心に、軸方向に沿って軸方向に貫通するように形成される。第１小径孔２３及び第２小径孔２８の直径は略同じである。第１ダイス２２の他端（図５の下端）は第２ダイス２６の大径孔２７の底面に突き当たることにより、第１小径孔２３及び第２小径孔２８が軸方向に接続される。 The first die 22 has a first small diameter hole 23 having a circular cross section as a through hole. In the first die 22, the shaft portion 19 (FIG. 8A) of the forehead intermediate element 17 made of a wire having a predetermined length is inserted inside the first small-diameter hole 23. The second die 26 has the above-described large-diameter hole 27 having a circular cross-section that opens at the center of one end, and the second cross-sectional second formed in the bottom of the large-diameter hole 27 and connected to the first small-diameter hole 23 in the axial direction. A small-diameter hole 28. Then, the first die 22 is fitted and fixed inside the large diameter hole 27. The first small-diameter hole 23 of the first die 22 and the second small-diameter hole 28 of the second die 26 are formed at respective centers so as to penetrate in the axial direction along the axial direction. The diameters of the first small diameter hole 23 and the second small diameter hole 28 are substantially the same. The other end (lower end in FIG. 5) of the first die 22 abuts against the bottom surface of the large-diameter hole 27 of the second die 26, whereby the first small-diameter hole 23 and the second small-diameter hole 28 are connected in the axial direction.
第１ダイス２２は、超硬合金により形成される。例えば、超硬合金は、コバルト、タングステンを含む粉末金属材料を焼結して形成される。第２ダイス２６は、超硬合金より硬度が低いが超硬合金より割れにくい材料である鋼材により形成される。これにより、硬い第１ダイス２２が割れにくい第２ダイス２６により外側から締められた状態となるので、第１ダイス２２に加工時の高い応力が加わった場合でも第１ダイス２２の割れを防止でき、かつ、硬い第１ダイス２２によりボルトの成形性を高くできる。第１ダイスは、鋼材より硬い材料であれば超硬合金以外の材料により形成してもよい。 The first die 22 is formed of a cemented carbide. For example, the cemented carbide is formed by sintering a powder metal material containing cobalt and tungsten. The second die 26 is formed of a steel material that has a lower hardness than a cemented carbide but is harder to crack than a cemented carbide. As a result, the hard first die 22 is tightened from the outside by the second die 26 which is hard to break, so that even when high stress is applied to the first die 22 during processing, the first die 22 can be prevented from cracking. Moreover, the moldability of the bolt can be enhanced by the hard first die 22. The first die may be formed of a material other than cemented carbide as long as it is harder than steel.
ダイスホルダ３０は、円筒部３１と、円筒部３１の一端を塞ぐ円板部３２とを含み一端が塞がれた略円筒状である。円板部３２は、円板状の本体部３２ａと、本体部３２ａの中心部に形成された孔に嵌め込まれた孔形成部３２ｂとから形成される。円板部３２は、中心部を軸方向に貫通し、第１ダイス２２の第１小径孔２３より大径であり断面円形である頭部形成孔３２ｃを有する。頭部形成孔３２ｃは、孔形成部３２ｂの中心部に形成される。ダイスホルダ３０は、内側に第２ダイス２６を固定する。 The die holder 30 includes a cylindrical portion 31 and a disc portion 32 that closes one end of the cylindrical portion 31 and has a substantially cylindrical shape with one end closed. The disc part 32 is formed of a disc-shaped main body part 32a and a hole forming part 32b fitted into a hole formed in the central part of the main body part 32a. The disc portion 32 has a head forming hole 32 c that penetrates the central portion in the axial direction and has a larger diameter than the first small diameter hole 23 of the first die 22 and a circular cross section. The head forming hole 32c is formed at the center of the hole forming portion 32b. The die holder 30 fixes the second die 26 inside.
孔形成部３２ｂは、上記の超硬合金により形成される。本体部３２ａは、超硬合金より硬度が低いが超硬合金より割れにくい材料である鋼材により形成される。これにより、硬い孔形成部３２ｂが割れにくい本体部３２ａにより外側から締められた状態となるので、孔形成部３２ｂに加工時の高い応力が加わった場合でも孔形成部３２ｂの割れを防止でき、かつ、硬い孔形成部３２ｂによりボルトの成形性を高くできる。孔形成部は、鋼材より硬い材料であれば超硬合金以外の材料により形成してもよい。 The hole forming part 32b is formed of the above cemented carbide. The main body portion 32a is formed of a steel material that is lower in hardness than cemented carbide but harder to crack than cemented carbide. As a result, since the hard hole forming portion 32b is tightened from the outside by the main body portion 32a which is difficult to break, even when a high stress is applied to the hole forming portion 32b, cracking of the hole forming portion 32b can be prevented. And the moldability of a volt | bolt can be made high by the hard hole formation part 32b. The hole forming portion may be formed of a material other than cemented carbide as long as it is a material harder than steel.
図５では、円板部３２を、本体部３２ａに、頭部形成孔３２ｃを有する孔形成部３２ｂを嵌め込むことにより形成しているが、円筒部と円板部とを含む単一の部材に頭部形成孔が形成されてもよい。 In FIG. 5, the disk part 32 is formed by fitting the hole forming part 32b having the head forming hole 32c into the main body part 32a, but a single member including the cylindrical part and the disk part. A head forming hole may be formed.
後述の図８（ｂ）を参照して、頭部形成パンチ４０ａは、ダイスホルダ３０から突出した前頭部中間要素１７の端部を加圧して頭部１２を形成するものである。頭部形成パンチ４０ａは、パンチ移動機構（図示せず）によって、ダイスホルダ３０の頭部形成孔３２ｃに対し接近または離隔するように軸方向に移動可能に構成される。また、図８（ａ）に示すように、所定長さの線材から前頭部中間要素１７を形成する場合には、頭部形成パンチ４０ｂが用いられる。このとき、第１ダイス２２、第２ダイス２６及びダイスホルダ３０は、前頭部中間要素１７を形成する場合にも用いられる。このため、前頭部中間要素１７の頭部の形成に頭部形成パンチ４０ｂが用いられた後、パンチ切換機構（図示せず）により頭部形成パンチ４０ａが前頭部中間要素１７の頭部に対向するように切り換えられる。そして、この頭部形成パンチ４０ａにより頭部を加圧して頭部中間要素１５が形成される。 With reference to FIG. 8B to be described later, the head forming punch 40 a presses the end of the forehead intermediate element 17 protruding from the die holder 30 to form the head 12. The head forming punch 40a is configured to be movable in the axial direction so as to approach or separate from the head forming hole 32c of the die holder 30 by a punch moving mechanism (not shown). Further, as shown in FIG. 8A, when forming the forehead intermediate element 17 from a wire having a predetermined length, a head forming punch 40b is used. At this time, the first die 22, the second die 26, and the die holder 30 are also used when forming the forehead intermediate element 17. For this reason, after the head forming punch 40b is used to form the head of the forehead intermediate element 17, the head forming punch 40a is moved to the head of the forehead intermediate element 17 by a punch switching mechanism (not shown). It is switched so as to face. The head intermediate element 15 is formed by pressurizing the head with the head forming punch 40a.
図６、図７に示すように、第１ダイス２２において、頭部形成孔３２ｃ側の面である軸方向一端面には、頭部形成孔３２ｃの空間と対向する部分の周方向複数位置に形成され、溶接用突起１３（図１）を形成する複数の突起形成孔３３が形成される。 As shown in FIGS. 6 and 7, in the first die 22, the one end surface in the axial direction, which is the surface on the head forming hole 32 c side, is provided at a plurality of positions in the circumferential direction at portions facing the space of the head forming hole 32 c. A plurality of projection forming holes 33 are formed to form the welding projections 13 (FIG. 1).
また、ダイスホルダ３０は、頭部形成孔３２ｃの周方向複数位置であって、突起形成孔３３と周方向に一致する位置の外径側に形成されたエア抜き孔３４を有する。各エア抜き孔３４は、一端がダイスホルダ３０の半径方向外側面に開口し、他端が軸方向のダイス対向側面（図５、図７の下側面）に開口する。また、図５、図７に示すように、エア抜き孔３４の他端は、ダイスホルダ３０の円板部３２と円筒部内周面との連結部の角部の内周側端にも開口する。さらに、図７に示すように、ダイスホルダ３０のダイス側端面において、孔形成部３２ｂのエア抜き孔３４と周方向に一致する周方向複数位置には、ホルダ溝３５が形成される。ホルダ溝３５の外径側端は、孔形成部３２ｂの外周面に達し、ホルダ溝３５の内径側端は、孔形成部３２ｂの内周面の近傍に達する。ホルダ溝３５は、外径側に向かうにしたがって、円板部３２の軸方向における幅が大きくなるように軸方向に対し傾斜する。ホルダ溝３５の外径側端部は、エア抜き孔３４の他端と連通する。ホルダ溝３５の内径側端部は、突起形成孔３３の近傍に位置する。これにより、頭部中間要素１５（図８）における頭部形成時のエア抜きが良好になる。この頭部形成時には、頭部形成パンチ４０ａから頭部中間要素１５の頭部１２の形成部分を介して第１ダイス２２または第２ダイス２６がわずかに頭部形成パンチ４０ａと反対側に弾性変形する。これにより、図７の点Ｐで示す位置を介して頭部形成孔３２ｃ内の圧縮されたエアがエア抜き孔３４から排出される。このとき、頭部形成時には潤滑用の油が頭部形成孔３２ｃ内に入り込む場合があり、その油もエア抜き孔３４から排出させることができる。 Further, the die holder 30 has air vent holes 34 formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the head forming hole 32c and on the outer diameter side of the positions corresponding to the protrusion forming holes 33 in the circumferential direction. One end of each air vent hole 34 opens on the radially outer surface of the die holder 30, and the other end opens on the die-facing side surface in the axial direction (lower side surface in FIGS. 5 and 7). As shown in FIGS. 5 and 7, the other end of the air vent hole 34 also opens to the inner peripheral side end of the corner portion of the connecting portion between the disc portion 32 of the die holder 30 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion. Furthermore, as shown in FIG. 7, on the die side end surface of the die holder 30, holder grooves 35 are formed at a plurality of circumferential positions that coincide with the air vent holes 34 of the hole forming portion 32b in the circumferential direction. The outer diameter side end of the holder groove 35 reaches the outer peripheral surface of the hole forming portion 32b, and the inner diameter side end of the holder groove 35 reaches the vicinity of the inner peripheral surface of the hole forming portion 32b. The holder groove 35 is inclined with respect to the axial direction so that the width of the disk portion 32 in the axial direction increases as it goes toward the outer diameter side. The outer diameter side end of the holder groove 35 communicates with the other end of the air vent hole 34. An end on the inner diameter side of the holder groove 35 is located in the vicinity of the protrusion forming hole 33. Thereby, the air venting at the time of head formation in the head intermediate element 15 (FIG. 8) becomes good. At the time of the head formation, the first die 22 or the second die 26 is slightly elastically deformed from the head forming punch 40a through the forming portion of the head 12 of the head intermediate element 15 to the side opposite to the head forming punch 40a. To do. Thereby, the compressed air in the head forming hole 32c is discharged from the air vent hole 34 through the position indicated by the point P in FIG. At this time, when the head is formed, lubricating oil may enter the head forming hole 32 c, and the oil can be discharged from the air vent hole 34.
次に、上記の中間要素形成部２０を用いて頭部中間要素１５を形成する方法を説明する。図８は、図４に示す頭部形成ステップにおいて、ボルトの頭部形成ステップを模式的に示す断面図である。 Next, a method of forming the head intermediate element 15 using the intermediate element forming unit 20 will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the bolt head forming step in the head forming step shown in FIG. 4.
頭部形成ステップでは、中間要素形成部２０が用いられる。まず、図８（ａ）において、中間要素形成部２０の第１ダイス２２、第２ダイス２６及びダイスホルダ３０と頭部形成パンチ４０ｂとを用いて、頭部中間要素１５（図８（ｂ））の前段階の中間要素である前頭部中間要素１７を形成する。前頭部中間要素１７は、頭部中間要素１５の頭部１２よりも小径で長い頭部１８と、その頭部１８より外径が小さく、かつ長い軸部１９とを有する。前頭部中間要素１７の形成時には、第１ダイス２２の第１小径孔２３に所定長さの円柱状の線材が挿入される。そして、ダイスホルダから突出した線材に一端（図８（ａ）の右端）が第２小径孔２８内のノックアウトピン４１に突き当てられて固定された状態で、線材の他端部（図８（ａ）の左端部）が頭部形成パンチ４０ｂにより加圧される。これにより、前頭部中間要素１７が形成される。このとき、第１ダイス２２、第２ダイス２６、ダイスホルダ３０は一体に固定された状態で、基台等の固定部７０に図示しない固定手段により固定されている。 In the head forming step, the intermediate element forming unit 20 is used. First, in FIG. 8A, using the first die 22, the second die 26, the die holder 30, and the head forming punch 40b of the intermediate element forming portion 20, the head intermediate element 15 (FIG. 8B). The frontal intermediate element 17 which is an intermediate element in the previous stage is formed. The forehead intermediate element 17 has a head 18 that is smaller and longer than the head 12 of the head intermediate element 15, and a shaft 19 that is smaller in outer diameter and longer than the head 18. When the forehead intermediate element 17 is formed, a cylindrical wire having a predetermined length is inserted into the first small-diameter hole 23 of the first die 22. Then, the other end of the wire (FIG. 8A) with one end (the right end in FIG. 8A) abutting and fixed to the knockout pin 41 in the second small-diameter hole 28 on the wire protruding from the die holder. ) Is pressed by the head forming punch 40b. Thereby, the forehead intermediate element 17 is formed. At this time, the first die 22, the second die 26, and the die holder 30 are fixed together by a fixing means (not shown) to a fixing portion 70 such as a base.
前頭部中間要素１７の形成後、頭部形成パンチ４０ｂが頭部形成パンチ４０ａに切り替えられて、前頭部中間要素１７の頭部１８に頭部形成パンチ４０ａを対向させる。そして、図８（ｂ）に示すように、第２ダイス２６の第２小径孔２８に配置されたノックアウトピン４１に頭部中間要素１５の軸部１６を形成する部分が突き当てられた状態で、頭部形成パンチ４０ａがダイス側に頭部１８を形成する部分を押圧する。これにより、頭部形成孔３２ｃ内で頭部１８を軸方向に圧縮し、頭部１８の外径を大きくする。このときも、図８（ａ）の場合と同様に、第１ダイス２２、第２ダイス２６、ダイスホルダ３０は一体に固定されて、固定部７０に固定されている。 After the formation of the forehead intermediate element 17, the head formation punch 40 b is switched to the head formation punch 40 a so that the head formation punch 40 a faces the head 18 of the forehead intermediate element 17. Then, as shown in FIG. 8B, in a state where the portion that forms the shaft portion 16 of the head intermediate element 15 is abutted against the knockout pin 41 disposed in the second small-diameter hole 28 of the second die 26. The head forming punch 40a presses the part forming the head 18 on the die side. Thereby, the head 18 is compressed in the axial direction in the head forming hole 32c, and the outer diameter of the head 18 is increased. Also at this time, as in the case of FIG. 8A, the first die 22, the second die 26, and the die holder 30 are integrally fixed and fixed to the fixing portion 70.
そして、図８（ｂ）の後、頭部形成パンチ４０ａを頭部１２から大きく離して、ノックアウトピン４１により頭部中間要素１５を押し出して中間要素形成部２０から頭部中間要素１５を取り外す。取り外された頭部中間要素１５は、次に転造が行われ、軸部１６に雄ねじが形成されてボルト１０（図１）が形成される。 Then, after FIG. 8B, the head forming punch 40 a is largely separated from the head 12, the head intermediate element 15 is pushed out by the knockout pin 41, and the head intermediate element 15 is removed from the intermediate element forming unit 20. The removed head intermediate element 15 is then rolled, and a male screw is formed on the shaft portion 16 to form the bolt 10 (FIG. 1).
上記のように中間要素形成部２０により頭部中間要素１５が形成されるので、頭部１２を形成する際に頭部形成孔３２ｃ内の圧縮された空気、油をエア抜き孔３４（図５、図７）から容易に排出することができる。これにより、ボルト１０に非調質材を用いることでボルト１０が高硬度となることに大きく影響を受けることなく、ボルト１０の頭部１２に微細な溶接用突起１３を容易に形成できる。このため、溶接性に優れたボルト１０を容易に実現できる。なお、実施形態では、頭部中間要素１５を形成する場合に所定長さの線材から前頭部中間要素１７を直接形成する場合に限定しない。線材から複数段階の中間要素を経て徐々に頭部１８を有する前頭部中間要素１７が形成されてもよい。 Since the head intermediate element 15 is formed by the intermediate element forming portion 20 as described above, the compressed air and oil in the head forming hole 32c are removed from the air vent hole 34 (FIG. 5) when the head 12 is formed. , FIG. 7) can be easily discharged. As a result, the use of the non-heat treated material for the bolt 10 makes it possible to easily form the fine welding projections 13 on the head 12 of the bolt 10 without being greatly affected by the bolt 10 having high hardness. For this reason, the bolt 10 excellent in weldability can be easily realized. In addition, in embodiment, when forming the head intermediate element 15, it is not limited to the case where the front head intermediate element 17 is directly formed from the wire of predetermined length. A frontal intermediate element 17 having a head 18 gradually may be formed from the wire through a plurality of intermediate elements.
表１は、実施形態の製造方法により形成された実施形態のボルト１０の１例である実施例のボルトの機械的性質を測定した試験結果を示している。試験には、丸平頭３点突起溶接ボルトＭ６−１．０×１６を用いた。また、試験には、実施形態の５つの実施例としての試験品（ｎ−１、ｎ−２、ｎ−３、ｎ−４、ｎ―５）を用いて、ビッカース硬度Ｈｖ、引張強度ＴＳ、耐力、及び伸びを測定した。 Table 1 shows the test results of measuring the mechanical properties of the bolts of the example, which is an example of the bolt 10 of the embodiment formed by the manufacturing method of the embodiment. In the test, a round flat head three-point protrusion welding bolt M6-1.0 × 16 was used. Moreover, for the test, Vickers hardness Hv, tensile strength TS, using test samples (n-1, n-2, n-3, n-4, n-5) as five examples of the embodiment. Yield strength and elongation were measured.
表１では、５つの試験品の最大値と最小値との差である（Ａ）−（Ｂ）と、平均値（Ａｖｅ．）と、参考としての強度区分８．８Ｔの値とを示している。 Table 1 shows (A)-(B), which is the difference between the maximum value and the minimum value of the five test products, the average value (Ave.), and the value of the strength category 8.8T as a reference. Yes.
表１の試験結果で示すように、実施形態における複数の試験品で、硬度Ｈｖは、８．８Ｔの硬度の最小値２５０Ｈｖ以上となり、引張強度ＴＳ、耐力、伸びのすべてで、８．８Ｔの値以上となった。これにより、実施形態では、８．８Ｔの強度区分の高い硬度、引張強度ＴＳ、耐力及び伸びを実現できることを確認できた。 As shown in the test results of Table 1, in the plurality of test products in the embodiment, the hardness Hv is not less than the minimum value 250Hv of the hardness of 8.8T, and the tensile strength TS, proof stress, and elongation are all 8.8T. More than the value. Thereby, in embodiment, it has confirmed that the high hardness of the 8.8T strength division, tensile strength TS, yield strength, and elongation were realizable.
図９は、実施形態の製造方法により形成された、実施形態のボルトの１例である実施例のボルトの頭部側端部における断面組織写真を示す図である。図１０は、図９の右上拡大部における断面組織写真を示す図である。図１１は、図９の左上拡大部における断面組織写真を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional structure photograph at the head side end portion of the bolt of the example, which is an example of the bolt of the embodiment, formed by the manufacturing method of the embodiment. FIG. 10 is a view showing a cross-sectional structure photograph in the upper right enlarged portion of FIG. 9. FIG. 11 is a view showing a cross-sectional structure photograph in the upper left enlarged portion of FIG. 9.
図９〜図１１に示すように、実施例のボルトの断面組織では、繊維の流れが円滑であり、繊維の破断が見られない。これによっても、ボルトの強度及び伸びを良好に確保できると判断される。 As shown in FIGS. 9 to 11, in the cross-sectional structure of the bolt of the example, the flow of the fiber is smooth, and the fiber is not broken. This also determines that the strength and elongation of the bolt can be secured satisfactorily.
図１２は、実施例のボルトを用いた剥離試験における試験結果を示す図である。試験では、実施例のボルトを板厚が１．６ミリの熱間圧延軟鋼板（ＳＰＨＣ）にプロジェクション自動溶接機を用いて溶接し、ボルト鋼板結合体を得て、そのボルト鋼板結合体をアームスラー試験機によりボルトと鋼板との剥離強度を測定した。図１２は、その試験結果をボルト押し込み荷重とその押し込みのストロークとの関係で示している。図１２において、突起ｍ点目破断（ｍ＝１，２，３）は、ｍ番目の破断が生じた溶接用突起における破断点を示している。図１２では右側に試験機の表示結果に示された剥離強度、最大荷重点、破断点の荷重及びストロークも示している。 FIG. 12 is a diagram illustrating a test result in a peel test using the bolt of the example. In the test, the bolt of the example was welded to a hot rolled mild steel plate (SPHC) having a thickness of 1.6 mm using a projection automatic welding machine to obtain a bolt steel plate combination, and the bolt steel plate combination was armed. The peel strength between the bolt and the steel plate was measured with a slur tester. FIG. 12 shows the test result in relation to the bolt indentation load and the indentation stroke. In FIG. 12, the m-th fracture at the projection (m = 1, 2, 3) indicates the fracture point at the welding projection where the m-th fracture has occurred. In FIG. 12, the peel strength, the maximum load point, the load at the break point, and the stroke shown in the display result of the testing machine are also shown on the right side.
図１２の試験結果から分かるように実施例では、剥離強度の重要項目である突起１点目破断が７．４ｋＮとなり高い剥離強度を得られることを確認できた。 As can be seen from the test results of FIG. 12, in the example, it was confirmed that the first break of the protrusion, which is an important item of the peel strength, was 7.4 kN, and a high peel strength could be obtained.
また、本発明者が行ったボルトの締め付け特性試験によって、実施例のボルトによれば、高い降伏締付トルクと高い降伏締付軸力とを得られることを確認できた。 Moreover, according to the bolt tightening characteristic test conducted by the present inventor, it was confirmed that the high yield tightening torque and the high yield tightening axial force can be obtained according to the bolt of the example.
１０ 高強度溶接ボルト（ボルト）、１１ ねじ軸、１２ 頭部、１３ 溶接用突起、１４ 雄ねじ、１５ 頭部中間要素、１６ 軸部、１７ 前頭部中間要素、１８ 頭部、１９ 軸部、２０，２０ａ 中間要素形成部、２１ ダイス、２２ 第１ダイス、２３ 第１小径孔、２６ 第２ダイス、２７ 大径孔、２８ 第２小径孔、３０ ダイスホルダ、３１ 円筒部、３２ 円板部、３２ａ 本体部、３２ｂ 孔形成部、３２ｃ 頭部形成孔、３３ 突起形成孔、３４ エア抜き孔、３５ ホルダ溝、３６ バネ、４０ａ，４０ｂ 頭部形成パンチ、４１ ノックアウトピン、５０ 金属部材、５１ 貫通孔、５２ ベッド、５３ 他方側電極、６０ ダイス、６１ 貫通孔、７０ 固定部。 10 High-strength welding bolt (bolt), 11 Screw shaft, 12 head, 13 Protrusion for welding, 14 Male thread, 15 Head intermediate element, 16 Shaft part, 17 Front head intermediate element, 18 Head part, 19 Shaft part, 20, 20a Intermediate element forming part, 21 dies, 22 1st die, 23 1st small diameter hole, 26 2nd die, 27 large diameter hole, 28 2nd small diameter hole, 30 die holder, 31 cylindrical part, 32 disc part, 32a body part, 32b hole forming part, 32c head forming hole, 33 projection forming hole, 34 air vent hole, 35 holder groove, 36 spring, 40a, 40b head forming punch, 41 knockout pin, 50 metal member, 51 through Hole, 52 bed, 53 other electrode, 60 dice, 61 through hole, 70 fixing part.
Claims (6)
前記非調質材は、０．１５質量％のＣと、０．０１質量％のＳｉと、１．５１質量％のＭｎと、０．０１５質量％のＰと、０．００９質量％のＳと、０．１５質量％のＣｒと、０．１１０質量％のＶと、０．０１７質量％のＮｂと、０．０２６質量％のＡｌと、０．０１０８質量％のＮとを含有した材料である、高強度溶接ボルト。 The high-strength weld bolt according to claim 1,
The non-tempered material is 0.15% by mass of C, 0.01% by mass of Si, 1.51% by mass of Mn, 0.015% by mass of P, and 0.009% by mass of S. And 0.15 mass% Cr, 0.110 mass% V, 0.017 mass% Nb, 0.026 mass% Al, and 0.0108 mass% N High strength weld bolt.
供給された前記線材を所定長さに切断した後、前記線材にヘッダ加工を施すことにより、前記複数の溶接用突起及び前記頭部を有する頭部中間要素を形成するヘッダ加工装置を備え、
前記ヘッダ加工装置は、
断面円形の貫通孔を有し、前記線材製の中間素材が前記貫通孔の内側に挿入されるダイスと、前記貫通孔より大径の頭部形成孔を有し、前記ダイスを内側に固定したダイスホルダと、前記中間素材の端部を加圧して前記頭部を形成する頭部形成パンチとを含み、
前記ダイスは、前記頭部形成孔側の面において、前記頭部形成孔の空間と対向する部分の周方向複数位置に形成され前記溶接用突起を形成する複数の突起形成孔を有し、
前記ダイスホルダは、前記頭部形成孔の周方向複数位置であって、前記突起形成孔と周方向に一致する位置の外径側に形成され、一端が半径方向外側面に開口し、他端が軸方向のダイス対向側面に開口するエア抜き孔を有する、高強度溶接ボルトの製造装置。 A manufacturing apparatus for manufacturing the high-strength weld bolt according to claim 1,
After cutting the supplied wire to a predetermined length, the header is machined to form a head intermediate element having the plurality of welding projections and the head intermediate element.
The header processing device includes:
A through hole having a circular cross section, a die in which the intermediate material made of the wire rod is inserted inside the through hole, a head forming hole having a diameter larger than the through hole, and fixing the die inside. Including a die holder and a head forming punch that pressurizes an end of the intermediate material to form the head.
The die has a plurality of protrusion forming holes that are formed at a plurality of positions in the circumferential direction of a portion facing the space of the head forming hole on the surface on the head forming hole side, and form the welding protrusions,
The die holder is formed at a plurality of positions in the circumferential direction of the head forming hole, and is formed on the outer diameter side at a position coinciding with the projection forming hole, with one end opening on a radially outer side and the other end An apparatus for producing a high-strength weld bolt having an air vent hole that opens on the side surface of the die facing in the axial direction.
前記ダイスは、前記貫通孔としての第１小径孔を有し、前記中間素材が前記第１小径孔の内側に挿入される円筒状の第１ダイスと、一端に開口する断面円形の大径孔と、前記大径孔の底部に形成され前記第１小径孔と軸方向に接続される断面円形の第２小径孔とを有し、前記大径孔の内側に前記第１ダイスを嵌合固定した第２ダイスとを含み、
前記ダイスホルダは、前記第２ダイスを内側に固定した、高強度溶接ボルトの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the high intensity | strength welding bolt of Claim 3,
The die has a first small-diameter hole as the through-hole, and the cylindrical first die into which the intermediate material is inserted inside the first small-diameter hole, and a large-diameter hole having a circular cross section that opens at one end. And a second small diameter hole having a circular cross section formed in the bottom of the large diameter hole and connected in the axial direction to the first small diameter hole, and the first die is fitted and fixed inside the large diameter hole. And the second die
The die holder is a high-strength welding bolt manufacturing apparatus in which the second die is fixed inside.
ヘッダ加工装置に前記線材を供給する線材供給ステップと、
前記ヘッダ加工装置において前記線材を所定長さに切断した後、前記線材にヘッダ加工を施すことにより、前記複数の溶接用突起及び前記頭部を有する頭部中間要素を形成する頭部形成ステップと、
前記頭部中間要素の軸部にねじ加工を行って雄ねじを形成するねじ形成ステップとを含み、
前記ヘッダ加工装置は、
供給された前記線材を所定長さに切断した後、前記線材にヘッダ加工を施すことにより、前記複数の溶接用突起及び前記頭部中間要素を形成するヘッダ加工装置であって、断面円形の貫通孔を有し、前記線材製の中間素材が前記貫通孔の内側に挿入されるダイスと、前記貫通孔より大径の頭部形成孔を有し、前記ダイスを内側に固定したダイスホルダと、前記中間素材の端部を加圧して前記頭部を形成する頭部形成パンチとを含み、前記ダイスは、前記頭部形成孔側の面において、前記頭部形成孔の空間と対向する部分の周方向複数位置に形成され前記溶接用突起を形成する複数の突起形成孔を有し、前記ダイスホルダは、前記頭部形成孔の周方向複数位置であって、前記突起形成孔と周方向に一致する位置の外径側に形成され、一端が半径方向外側面に開口し、他端が軸方向のダイス対向側面に開口するエア抜き孔を有するヘッダ加工装置であり、
前記頭部形成ステップは、
前記ダイスホルダの内側に前記ダイスを固定した状態で、前記中間素材の端部を前記ダイスホルダの前記頭部形成孔の開口から突出させ、前記ダイスホルダから突出された前記中間素材の端部を前記頭部形成パンチにより加圧することにより、前記頭部を形成する、高強度溶接ボルトの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the high-strength weld bolt according to claim 1,
A wire supplying step for supplying the wire to the header processing device;
A head forming step for forming a head intermediate element having the plurality of welding protrusions and the head by cutting the wire into a predetermined length in the header processing apparatus and then performing header processing on the wire. ,
A screw forming step of forming a male screw by threading the shaft portion of the head intermediate element,
The header processing device includes:
A header processing device for forming the plurality of welding protrusions and the head intermediate element by cutting the supplied wire into a predetermined length and then performing header processing on the wire, and has a circular cross section. A die having a hole, an intermediate material made of the wire rod inserted inside the through hole, a die forming a head having a diameter larger than the through hole, and fixing the die inside; A head forming punch that pressurizes an end of an intermediate material to form the head, and the die has a periphery of a portion facing the space of the head forming hole on the surface on the head forming hole side. A plurality of projection forming holes formed at a plurality of positions in the direction to form the welding projection, and the die holder is a plurality of circumferential positions of the head forming hole and coincides with the projection forming holes in the circumferential direction. It is formed on the outer diameter side of the position, one end is radius Open to the direction outer side, a header processing apparatus having an air vent hole and the other end is open to the die opposing sides of the axial direction,
The head forming step includes
With the die fixed inside the die holder, the end of the intermediate material protrudes from the opening of the head forming hole of the die holder, and the end of the intermediate material protruded from the die holder extends to the head A method for producing a high-strength weld bolt, wherein the head is formed by pressurizing with a forming punch.
前記ダイスは、前記貫通孔としての第１小径孔を有し、前記中間素材が前記第１小径孔の内側に挿入される円筒状の第１ダイスと、一端に開口する断面円形の大径孔と、前記大径孔の底部に形成され前記第１小径孔と軸方向に接続される断面円形の第２小径孔とを有し、前記大径孔の内側に前記第１ダイスを嵌合固定した第２ダイスとを含み、
前記ダイスホルダは、前記第２ダイスを内側に固定し、
前記頭部形成ステップは、
前記ダイスホルダの内側に前記第１ダイス及び前記第２ダイスを固定した状態で、前記中間素材の端部を前記ダイスホルダの前記頭部形成孔の開口から突出させ、前記ダイスホルダから突出された前記中間素材の端部を前記頭部形成パンチにより加圧することにより、前記頭部を形成する、高強度溶接ボルトの製造方法。 In the manufacturing method of the high intensity | strength weld bolt of Claim 5,
The die has a first small-diameter hole as the through-hole, and the cylindrical first die into which the intermediate material is inserted inside the first small-diameter hole, and a large-diameter hole having a circular cross section that opens at one end. And a second small diameter hole having a circular cross section formed in the bottom of the large diameter hole and connected in the axial direction to the first small diameter hole, and the first die is fitted and fixed inside the large diameter hole. And the second die
The die holder fixes the second die inside,
The head forming step includes
With the first die and the second die fixed inside the die holder, the intermediate material protrudes from the die holder by causing the end of the intermediate material to protrude from the opening of the head forming hole of the die holder. A method for manufacturing a high-strength welding bolt, wherein the head is formed by pressurizing an end of the head with the head-forming punch.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017091706A JP2018189146A (en) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | High-strength weld bolt having high weldability, and device and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017091706A JP2018189146A (en) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | High-strength weld bolt having high weldability, and device and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018189146A true JP2018189146A (en) | 2018-11-29 |
| JP2018189146A5 JP2018189146A5 (en) | 2019-10-10 |
Family
ID=64478439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017091706A Pending JP2018189146A (en) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | High-strength weld bolt having high weldability, and device and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018189146A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111922266A (en) * | 2020-07-29 | 2020-11-13 | 陕西建科方圆汽车零部件有限公司 | Hot forging bolt processing method |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS505880Y1 (en) * | 1970-08-29 | 1975-02-19 | ||
| JPS61242739A (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Asahi Okuma Ind Co Ltd | Method and device for cold pressing blank of bolt with hexagonal hole |
| JPS63235040A (en) * | 1987-03-23 | 1988-09-30 | Toyo Seisen Kk | Manufacture of bolt having angular head part |
| JPH01249274A (en) * | 1988-03-31 | 1989-10-04 | Yamakawa Ind Co Ltd | Method for fitting welding bolt |
| JPH05318135A (en) * | 1992-05-16 | 1993-12-03 | Mugai:Kk | Welded bolt and its sealing structure |
| JPH083640A (en) * | 1994-06-21 | 1996-01-09 | Nippon Steel Corp | Production of high-tensile non-heat treated bolt |
| JP2004525314A (en) * | 2001-03-15 | 2004-08-19 | ヘックスヘッド キャップ スクリュー インベストメンツ（ピーティーワイ）リミテッド | Screw fixing device |
| JP2008231444A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Jfe Bars & Shapes Corp | Self-tapping screw for high-strength member |
-
2017
- 2017-05-02 JP JP2017091706A patent/JP2018189146A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS505880Y1 (en) * | 1970-08-29 | 1975-02-19 | ||
| JPS61242739A (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-29 | Asahi Okuma Ind Co Ltd | Method and device for cold pressing blank of bolt with hexagonal hole |
| JPS63235040A (en) * | 1987-03-23 | 1988-09-30 | Toyo Seisen Kk | Manufacture of bolt having angular head part |
| JPH01249274A (en) * | 1988-03-31 | 1989-10-04 | Yamakawa Ind Co Ltd | Method for fitting welding bolt |
| JPH05318135A (en) * | 1992-05-16 | 1993-12-03 | Mugai:Kk | Welded bolt and its sealing structure |
| JPH083640A (en) * | 1994-06-21 | 1996-01-09 | Nippon Steel Corp | Production of high-tensile non-heat treated bolt |
| JP2004525314A (en) * | 2001-03-15 | 2004-08-19 | ヘックスヘッド キャップ スクリュー インベストメンツ（ピーティーワイ）リミテッド | Screw fixing device |
| JP2008231444A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Jfe Bars & Shapes Corp | Self-tapping screw for high-strength member |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111922266A (en) * | 2020-07-29 | 2020-11-13 | 陕西建科方圆汽车零部件有限公司 | Hot forging bolt processing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2007521964A (en) | Method of joining two or more shaped parts or metal plates by mechanical joining and pressure welding at one or more connection points | |
| DE102015101924A1 (en) | Resistance spot welding of steel and aluminum workpieces with projection | |
| CN109702434A (en) | A kind of manufacturing method with flange GH4169 low-pressure turbine casing forging | |
| JP2004124151A (en) | Heat treatment method for aluminum alloy | |
| Mansor et al. | Microstructure and mechanical properties of micro-resistance spot welding between stainless steel 316L and Ti-6Al-4V | |
| US6997994B2 (en) | Ni based alloy, method for producing the same, and forging die | |
| JP2018189146A (en) | High-strength weld bolt having high weldability, and device and method for producing the same | |
| EP3815809B1 (en) | Blind rivet nut and manufacturing method therefor | |
| CN111036826B (en) | Method for manufacturing joined body and method for managing quality of plate-like member | |
| CN107914083A (en) | Welding method and welding structure | |
| Behrens et al. | Fabrication of steel-aluminium parts by impact extrusion | |
| JP2004114146A (en) | Press-fitting joining structure and method | |
| JP2001009546A (en) | Manufacture of hollow shaft having a flange at one end | |
| JP7131634B2 (en) | Steel member manufacturing method | |
| US20230138076A1 (en) | Solid-phase spot-welding method and solid-phase spot-welding device | |
| JP2009285688A (en) | Method for manufacturing hollow toothed part | |
| JP2018161659A (en) | Strength test method for spot weld zone | |
| US20220055696A1 (en) | Joint structure, joining method, and vehicle member | |
| JP2002035884A (en) | Gear die for warm or hot forging and manufacturing method thereof | |
| JP2004278666A (en) | Ball stud, ball joint using the same ball stud, and method for manufacturing ball stud | |
| Gläsner et al. | Studies on the effect of tool wear on the production process in two stage shear cutting | |
| Neugebauer et al. | Improving mechanical joining by increasing tool velocity | |
| JPH10205512A (en) | Metallic plate with bolt and its manufacture | |
| JPH0657325A (en) | Method for improving fatigue strength of high strength plate having sheared part | |
| JP3422941B2 (en) | Manufacturing method of ring-shaped parts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20170525 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190830 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190830 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200629 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200818 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210302 |