JP2511663B2 - コイルスプリングの製造方法 - Google Patents
コイルスプリングの製造方法Info
- Publication number
- JP2511663B2 JP2511663B2 JP62007303A JP730387A JP2511663B2 JP 2511663 B2 JP2511663 B2 JP 2511663B2 JP 62007303 A JP62007303 A JP 62007303A JP 730387 A JP730387 A JP 730387A JP 2511663 B2 JP2511663 B2 JP 2511663B2
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- JP
- Japan
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- coil spring
- wire
- temperature
- nitriding
- present
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/021—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by their composition, e.g. comprising materials providing for particular spring properties
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Springs (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、疲れ寿命が高く、特に、高回転エンジン用
のバルブスプリングに適したコイルスプリングの製造方
法に関する。
のバルブスプリングに適したコイルスプリングの製造方
法に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 近年、自動車及び自動２輪車用のエンジンは軽量で高
出力を得るために益々高速化されており、これに使用さ
れるバルブスプリングは、サージングを防止するために
固有振動数を高くすることが要求され、そのためには素
線径を小さくして軽量化を図る必要があるが、これは、
必然的に高応力化を招来するため、疲れ寿命のより高い
バルブスプリングが要求されている。
出力を得るために益々高速化されており、これに使用さ
れるバルブスプリングは、サージングを防止するために
固有振動数を高くすることが要求され、そのためには素
線径を小さくして軽量化を図る必要があるが、これは、
必然的に高応力化を招来するため、疲れ寿命のより高い
バルブスプリングが要求されている。
バルブスプリングの疲れ寿命を高める方法として、コ
イリング後に窒化処理を施すことが知られているが、従
来、窒化処理の行なわれていたJIS SWOSC−Ｖ（弁ばね
用シリコンクロム鋼オイルテンパー線）は、400℃を超
える温度にさらすと、引張り強さが急激に低下するた
め、窒化処理も420℃以下の温度で行なわざるを得なか
つた。しかし、窒化処理は、一般に、アンモニアを主成
分とする雰囲気中で行なわれ、アンモニアの分解と分解
した活性基の窒素の鋼中への拡散という２段階の過程を
経るが、いずれの過程も温度が高い程進行が速いのであ
つて、処理温度を上記のように低く抑えると、窒化処理
が十分に行なわれず、疲れ寿命を十分に高めることがで
きなかつた。
イリング後に窒化処理を施すことが知られているが、従
来、窒化処理の行なわれていたJIS SWOSC−Ｖ（弁ばね
用シリコンクロム鋼オイルテンパー線）は、400℃を超
える温度にさらすと、引張り強さが急激に低下するた
め、窒化処理も420℃以下の温度で行なわざるを得なか
つた。しかし、窒化処理は、一般に、アンモニアを主成
分とする雰囲気中で行なわれ、アンモニアの分解と分解
した活性基の窒素の鋼中への拡散という２段階の過程を
経るが、いずれの過程も温度が高い程進行が速いのであ
つて、処理温度を上記のように低く抑えると、窒化処理
が十分に行なわれず、疲れ寿命を十分に高めることがで
きなかつた。
発明の目的 本発明は、引張り強さの急激な低下を招来することな
く、窒化処理の温度を高くすることにより窒化処理の効
果を高め、疲れ寿命の著しく高いコイルスプリングを提
供することを目的とする。
く、窒化処理の温度を高くすることにより窒化処理の効
果を高め、疲れ寿命の著しく高いコイルスプリングを提
供することを目的とする。
発明の構成及び作用、効果 本発明は、C:0.60〜0.70％,Si:1.30〜1.70％,Mn:0.40
〜0.70％,Cr:0.40〜0.70％,V:0.40〜0.60％,Mo:0.10〜
0.25％残り実質的にFeからなる線材にパテンテイング、
常温伸線加工及びオイルテンパーを順次に施した素線を
コイリングし、450℃以上520℃以下の温度で軟窒化、低
温浸炭窒化などの窒化処理を施す構成になり、線材の各
添加元素は、夫々、焼戻し軟化抵抗を向上させるのもの
であつて、各元素はその範囲の下限値以上であることに
よつて必要最低限の焼戻し軟化抵抗を備え、また、上限
値以下であることによつてこの線材のパテンテイング処
理が実質的に可能になるのであり、このような成分の線
材は、パテンテイング、常温伸線加工及びオイルテンパ
ーを問題なく行なうことができるとともに、コイリング
後に450℃以上の温度で窒化処理を施しても、材料内部
は軟化せず、十分な機械的強度を保持する。
〜0.70％,Cr:0.40〜0.70％,V:0.40〜0.60％,Mo:0.10〜
0.25％残り実質的にFeからなる線材にパテンテイング、
常温伸線加工及びオイルテンパーを順次に施した素線を
コイリングし、450℃以上520℃以下の温度で軟窒化、低
温浸炭窒化などの窒化処理を施す構成になり、線材の各
添加元素は、夫々、焼戻し軟化抵抗を向上させるのもの
であつて、各元素はその範囲の下限値以上であることに
よつて必要最低限の焼戻し軟化抵抗を備え、また、上限
値以下であることによつてこの線材のパテンテイング処
理が実質的に可能になるのであり、このような成分の線
材は、パテンテイング、常温伸線加工及びオイルテンパ
ーを問題なく行なうことができるとともに、コイリング
後に450℃以上の温度で窒化処理を施しても、材料内部
は軟化せず、十分な機械的強度を保持する。
また窒化処理の温度を450℃以上520℃以下としたの
は、450℃未満の温度では窒化処理においてアンモニア
の分解及び窒素の鋼中の拡散に十分な効果が得られず、
材料内部の硬さも高く、切欠き感受性が高いため、非金
属介在物などの影響を受けやすく、かえつて疲れ寿命を
低下させるためであり、520℃を超えると材料の強度が
低下し、内部硬さもビツカース500を下変り、疲れ寿命
と耐へたり性を劣化させるためである。
は、450℃未満の温度では窒化処理においてアンモニア
の分解及び窒素の鋼中の拡散に十分な効果が得られず、
材料内部の硬さも高く、切欠き感受性が高いため、非金
属介在物などの影響を受けやすく、かえつて疲れ寿命を
低下させるためであり、520℃を超えると材料の強度が
低下し、内部硬さもビツカース500を下変り、疲れ寿命
と耐へたり性を劣化させるためである。
実施例 次に実施例について以下に説明する。
供試材は表１に示す通りで成分範囲としては、上限、
下限、ほぼその中間のものを溶解した。また従来の線材
と比較するためにSi−Cr鋼（SWOSC−Ｖ）も用意した。
下限、ほぼその中間のものを溶解した。また従来の線材
と比較するためにSi−Cr鋼（SWOSC−Ｖ）も用意した。
線材はいずれもφ8mmの線材をパテンテイング処理
後、表面研削をし、さらに伸線によりφ4.0mmとし、最
後に焼入れ、焼戻し処理を施した。
後、表面研削をし、さらに伸線によりφ4.0mmとし、最
後に焼入れ、焼戻し処理を施した。
こうして製造されたオイルテンパー処理上りの線材の
機械的性質を表２に示す。
機械的性質を表２に示す。
コイルスプリングの製造は、表３の諸元の従いコイリ
ングし、その後、400℃での低温焼鈍を行い、端面研磨
の後、450℃、470℃、500℃、520℃、530℃で窒化処理
を施した。なお比較例としてのSWOSC−Ｖについては窒
化処理温度を420℃とした。
ングし、その後、400℃での低温焼鈍を行い、端面研磨
の後、450℃、470℃、500℃、520℃、530℃で窒化処理
を施した。なお比較例としてのSWOSC−Ｖについては窒
化処理温度を420℃とした。
供試材の焼戻し軟化抵抗を得るために、各線のオイル
テンパー処理後の素線を400℃から600℃までそれぞれ１
時間の低温焼鈍を施し、硬さの変化を調べたのが第１図
である。
テンパー処理後の素線を400℃から600℃までそれぞれ１
時間の低温焼鈍を施し、硬さの変化を調べたのが第１図
である。
この結果によれば、500℃前後の温度で処理しても内
部硬さは十分、従来材のレベルを満足することがわか
る。
部硬さは十分、従来材のレベルを満足することがわか
る。
第２図にＢ材を500℃で２時間窒化処理した時の表面
写真を示すが、第３図にＤで示す比較例SWOSC−Ｖの420
℃で処理した場合の硬さ分布と比較して、窒素の鋼中へ
の拡散が十分に進行していることがわかる。
写真を示すが、第３図にＤで示す比較例SWOSC−Ｖの420
℃で処理した場合の硬さ分布と比較して、窒素の鋼中へ
の拡散が十分に進行していることがわかる。
また窒化層のＸ線回折パターンを調べたところ、第４
図に示すようにε相とσ′相が観察された。
図に示すようにε相とσ′相が観察された。
本発明方法によつて製造したコイルスプリングＡ、
Ｂ、Ｃと比較例の耐久試験と熱間締め付けによる耐へた
り特性を調べた結果を第５、６図にそれぞれ示すが、疲
れ特性及び耐へたり特性のいずれにおいても、本発明方
法によつて製造したコイルズプリングの方が著しく著れ
ていることが明らかである。なお、試験に先立ち、シヨ
ツトピーニングを施し、セツチングを実施した後、試験
に供した。
Ｂ、Ｃと比較例の耐久試験と熱間締め付けによる耐へた
り特性を調べた結果を第５、６図にそれぞれ示すが、疲
れ特性及び耐へたり特性のいずれにおいても、本発明方
法によつて製造したコイルズプリングの方が著しく著れ
ていることが明らかである。なお、試験に先立ち、シヨ
ツトピーニングを施し、セツチングを実施した後、試験
に供した。
また別の実施例として本発明によるコイルスプリング
を実際のエンジンにバルブスプリングとして搭載し、エ
ンジン上での耐久試験を実施した。この試験に用いたば
ねの諸元は表４に示す通りで、試験はエンジン回転数を
10000rpmから17000rpmまで１分間に３往復させながら行
なつた。結果は従来のSWOSC−Ｖが20時間以内に折損し
たのに対し、本発明によるバルブスプリングでは40時間
以上の耐久性を示した。
を実際のエンジンにバルブスプリングとして搭載し、エ
ンジン上での耐久試験を実施した。この試験に用いたば
ねの諸元は表４に示す通りで、試験はエンジン回転数を
10000rpmから17000rpmまで１分間に３往復させながら行
なつた。結果は従来のSWOSC−Ｖが20時間以内に折損し
たのに対し、本発明によるバルブスプリングでは40時間
以上の耐久性を示した。
以上の結果から明らかになつたように、本発明は、従
来の窒化処理より高い温度で処理したから、窒化の効果
が著しく、同時に各種合金添加元素の二次硬化によると
思われる耐へたり特性の向上にも効を奏し、高回転・高
出力のエンジンに適合したバルブスプリングを提供する
ことができる。なお、本発明によるコイルスプリングは
エンジンのバルブスプリング以外にも使用できることは
明らかである。
来の窒化処理より高い温度で処理したから、窒化の効果
が著しく、同時に各種合金添加元素の二次硬化によると
思われる耐へたり特性の向上にも効を奏し、高回転・高
出力のエンジンに適合したバルブスプリングを提供する
ことができる。なお、本発明によるコイルスプリングは
エンジンのバルブスプリング以外にも使用できることは
明らかである。
第１図は本発明の実施例と比較例のオイルテンパー後の
素線の焼戻し軟化抵抗を示すグラフ、第２図は本発明方
法によつて製造したコイルスプリングの窒化処理後の表
面組織写真、第３図は本発明と比較例のコイルスプリン
グの窒化処理後の表面硬さ分布を示すグラフ、第４図
は、本発明方法によつて製造したコイルスプリングの窒
化層のＸ線回折パターン、第５図は本発明方法によつて
製造したコイルスプリングと比較例の疲れ特性を示すグ
ラフ、第６図はその耐へたり特性のグラフである。
素線の焼戻し軟化抵抗を示すグラフ、第２図は本発明方
法によつて製造したコイルスプリングの窒化処理後の表
面組織写真、第３図は本発明と比較例のコイルスプリン
グの窒化処理後の表面硬さ分布を示すグラフ、第４図
は、本発明方法によつて製造したコイルスプリングの窒
化層のＸ線回折パターン、第５図は本発明方法によつて
製造したコイルスプリングと比較例の疲れ特性を示すグ
ラフ、第６図はその耐へたり特性のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｆ 1/06 Ｆ１６Ｆ 1/06 Ｚ (56)参考文献 特開 昭58−27956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−30660（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−30339（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭49−46462（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】C:0.60〜0.70％,Si:1.30〜1.70％,Mn:0.40
〜0.70％,Cr:0.40〜0.70％,V:0.40〜0.60％,Mo:0.10〜
0.25％残り実質的にFeからなる線材にパテンテイング、
常温伸線加工及びオイルテンパーを順次に施した素線を
コイリングし、450℃以上520℃以下の温度で軟窒化、低
温浸炭窒化などの窒化処理を施すことを特徴とするコイ
ルスプリングの製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62007303A JP2511663B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | コイルスプリングの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62007303A JP2511663B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | コイルスプリングの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63176430A JPS63176430A (ja) | 1988-07-20 |
| JP2511663B2 true JP2511663B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=11662249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62007303A Expired - Lifetime JP2511663B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | コイルスプリングの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511663B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2708279B2 (ja) * | 1991-01-25 | 1998-02-04 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度ばねの製造方法 |
| JP3173756B2 (ja) * | 1994-07-28 | 2001-06-04 | 株式会社東郷製作所 | コイルばねの製造方法 |
| JP3859331B2 (ja) * | 1997-11-06 | 2006-12-20 | 住友電工スチールワイヤー株式会社 | 高疲労強度鋼線およびばねとそれらの製造方法 |
| KR19990043795A (ko) * | 1997-11-29 | 1999-06-15 | 정몽규 | 코일 스프링 제조 방법 |
| JP4615208B2 (ja) * | 2002-11-20 | 2011-01-19 | 中央発條株式会社 | 弁ばねの製造方法 |
| KR100954788B1 (ko) | 2002-12-23 | 2010-04-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고온변형저항 특성이 우수한 슬라이딩게이트용 코일스프링 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS509786B2 (ja) * | 1972-07-17 | 1975-04-16 | ||
| JPS556175B2 (ja) * | 1972-09-05 | 1980-02-14 | ||
| JPS5827956A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-18 | Aichi Steel Works Ltd | 耐へたり性の優れたばね用鋼 |
| JPS6130660A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-12 | Toyota Motor Corp | 高合金鋼部材のガス軟窒化処理方法 |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62007303A patent/JP2511663B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63176430A (ja) | 1988-07-20 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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