JP2699602B2 - コネクティングロツドの製造方法 - Google Patents
コネクティングロツドの製造方法Info
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Description
は、従来中炭素鋼(S55S1)等を1200〜1300℃で熱間鍛
造し、その後所定の強度を得るため、焼入れ焼もどしお
よび鍛造後制御冷却等の熱処理を実施する。そして熱処
理終了後表面スケールを除去するためにショットブラス
トを行っている。
めに、コネクティングロッドの軽量化が強く望まれるよ
うになった。然るに、従来のコネクティングロッドの製
造方法においては、鍛造温度が1200〜1300℃と高いた
め、第1に脱炭量が多く、表面硬さが低下すること、第
2に熱間鍛造時のスケールが原因で、スケールきずが発
生すること、第3に熱間鍛造時に組織が粗大化し、この
組織が製品の疲労強度、衝撃強度を低下させる場合があ
ることなどの問題点が生じ、これが原因でコネクティン
グロッドを軽量化する上で必要不可欠な疲労強度の向上
を図ることができなかった。
ため、冷間コイニングを必要としたが、冷間コイニング
を実施すると、加工代の近傍に引張残留応力が発生し、
これがコネクティングロッドの疲労強度を下げる一因と
なっていた。
記のごとき問題点を解決するためになされたものであっ
て、脱炭を低減して表面硬度を確保すると共に、疲労強
度を向上してコネクティングロッドの軽量化を可能にす
るコネクティングロッドの製造方法を提供することを目
的とする。
でC;0.37〜0.43%、Si;0.15〜0.35%、Mn;1.45〜1.85
%、Cr;0.30%未満、S;0.04〜0.12%、Pb;0.05〜0.25
%、Ca;0.001〜0.006%を含有し、残部がFeおよび不純
物元素からなる鋼を、900〜1100℃で鍛造し、ショット
ピーニングを施すことを要旨とする。
低減を行うため、鍛造温度を下げて、900〜1100℃の亜
熱間領域で鍛造し、その後必要に応じて制御冷却を実施
する。熱間鍛造温度を900〜1100℃に限定したのは、熱
間鍛造温度が900℃未満になると、変形抵抗が極端に増
加するからであり、熱間鍛造温度が1100℃を越えると、
鍛造時の脱炭量が増加し、所期の疲労強度の向上が得ら
れないからである。
第3図はビレット加熱温度とスケール重量の関係を示す
線図である。第2図および第3図に示すように、脱炭お
よびスケールの低減には900℃未満の温度での鍛造が最
も効果的である。
示す線図に示したように、熱間鍛造温度の低下と共に、
変形抵抗が極端に増加してくるため、量産時の型寿命に
大きく影響し、型費が激増するので、量産には不適であ
る。
と疲労強度の関係を示すが、900〜1100℃での熱間鍛造
時の脱炭量(深さ)においては、従来の熱間鍛造温度
(1200〜1300℃)に比べ、十分な疲労強度の向上が得ら
れることが明らかである。
度と硬度の関係を示す線図から明らかなように、組織が
微細になり、フェライトの析出量が増えるため、粗形材
の硬度が熱間鍛造品に比べて低下する。また、組織の微
細化は疲労強度に対しては有利であるが、被削性に対し
ては不利で、刃具摩耗や刃具の折損が問題となる。かか
る問題点を解決するため、本発明では前記のごとく成分
組成を限定した鋼を用いる。
次の通りである。
あり、900〜1100℃鍛造の鍛造調質品にても、所望の硬
度を確保するために、少なくとも0.37%以上含有させる
必要がある。しかし、0.43%を越えて含有させると、脱
炭量(脱炭深さ)が増加するため、上限を0.43%とし
た。
得るためには、少なくとも0.15%以上を含有させる必要
がある。しかし、Siは酸素との親和力が強いため、多量
に含有すると脱炭量を増加させるので、上限を0.35%と
した。
あり、900〜1100℃鍛造の鍛造調質品にても、所望の硬
度を確保するために、少なくとも1.45%以上含有させる
必要がある。しかし、1.85%を越えて含有させると、硬
度が高くなり過ぎ、被削性および靭性に悪影響を及ぼす
ため、上限を1.85%とした。
影響を及ぼすため、0.30%未満とした。
効果を得るためには0.04%以上を含有させる必要があ
る。しかし、0.12%を越えて含有させると、熱間加工性
が低下し、鍛造方向と直角方向の機械的性質が著しく悪
化するため、上限を0.12%とした。
削力を低減し、切粉破砕性を向上させ、切削性を向上さ
せる効果がある。この効果を得るために、少なくとも0.
05%以上含有させる必要がある。しかし、0.30%を越え
て含有させると切削性向上効果が飽和し、かつコスト高
となるので、上限を0.30%とした。
効果を持つ。この効果を得るためには、0.001%以上を
含有させる必要がある。しかし、0.006%を越えて含有
させても、この効果が飽和するため、上限を0.006%と
した。
炭窒化物の析出により熱間鍛造後の冷却速度の変化に対
して強度を安定化させる非調質鋼が多く使われている
が、高周波急速加熱の場合のVの溶け込み温度は1100〜
1200℃以上であるため、本発明の熱間鍛造温度の900〜1
100℃ではVでは溶け込まない。従って、前記組成範囲
のVを添加する必要は無いので、Vを0.05%未満の範囲
で含有させても差し支えない。
0〜1100℃で熱間鍛造した粗形材にショットピーニング
を施す。ショットピーニングによる疲労強度に影響する
因子として、圧縮残留応力と、面粗度があり、圧縮残留
応力値は高く、かつ面粗度が良い(なめらか)ほど、疲
労強度は向上する。これら両者を満足させるためには、
ショットピーニングの処理条件は、粒径0.5〜0.8mm、粒
硬度Hv450〜600(平均硬度)のショットを投射速度50〜
75m/secにて、カバレージ100%以上確保する投射時間で
投射することが好ましい。
ングを実施し、疲労強度を向上させることは可能である
が、本発明により製造したコネクティングロッドでは、
脱炭量が少なく、表面層の硬さの低下が殆どないため、
同一ショットピーニング処理を行っても、従来品に比べ
圧縮残留応力値が高く、また表面近傍にあるため、ショ
ットピーニングによる疲労強度向上の効果は、本発明品
の方がはるかに大きい。
し、本発明の効果を明らかにする。
い、第8図の工程図に示す本発明方法および従来方法に
従い、コネクティングロッドを製造した。なお、ショッ
トピーニング条件は粒径0.6mm、粒硬度Hv500、投射速度
70m/sec、投射量150kg/mm2、投射時間30secとした。
ドについて、内部硬度、表面硬度、脱炭深さ、表面粗度
およびフェライト結晶粒度について測定し、第2表に示
した。なお、第2表の従来例のコネクティングロッド
は、ショットピーニングを施す前のものである。
で全く同等であり、表面硬度は本発明例がやや優る。脱
炭深さについては、従来例の0.3〜0.4mmに対して、脱炭
深さが0.1mm以下であって、脱炭が著しく低減できるこ
とが明らかとなった。また、表面粗度は従来例よりも本
発明例の方がなめらかであり、フェライト結晶粒度は本
発明例の方が微細化されていて、本発明例の疲労強度の
向上が予測された。
例のコネクティングロッドの表面近傍の残留応力分布を
X線法で測定した結果を第9図に示した。第9図は縦軸
に残留応力、横軸は表面からの距離をとって示した。第
9図に示したように、本発明方法により製造したコネク
ティングロッドは脱炭量が少ないため、表面近傍の圧縮
残留応力が従来例により製造したコネクティングロッド
より大きく、ショットピーニングを行った場合の圧縮残
留応力の向上も、本発明例の方がはるかに大きいことが
確認された。
試験を行った結果を第1図に示す。第1図より明らかな
ように、ショットピーニングを施した本発明品は、ショ
ットピーニングを施す前の従来品に比べ、疲れ限度が約
50%向上しており、これにより、乗用車エンジンのコネ
クティングロッドでは、15%以上の軽量化が可能とな
る。
コネクティングロッドについて、衝撃値を測定したとこ
ろ、第10図に示すような結果を得た。第10図に示したよ
うに、本発明品は従来品より組織が微細化しているた
め、靭性がかなり向上していることが明らかとなった。
て、工具回転数N=1990rpm、切削速度V=100m/min、
送り量f=0.14mm/revで、水溶性クーラントを用い、穴
明け加工を行い、従来材の平均を1.0とした場合の摩耗
量比を測定した。また、サーメット工具を用い本発明材
と従来材について、工具回転数N=407rpm、切削速度V
=160m/min、送り量f=1.2mm/revで、ミーリング加工
を行い、従来材の平均を1.0とした場合の摩耗量比を測
定した。得られた結果は第11図および第12図に示した。
第11図および第12図から知られるように、本発明材は従
来材に比べて同等かそれ以上に優れた切削性を示すこと
が確認された。
℃、1000℃、1100℃および1200℃の各温度でコネクティ
ングロッドに鍛造し、表面硬度Hvを測定し、得られた結
果を第13図に示した。
は、従来材より硬度が高く、本発明材の900〜1100℃で
熱間鍛造したものは、従来材の1100〜1200℃で熱間鍛造
したものと、ほぼ同等の硬度が得られることが確認され
た。
材を第4表に示す鍛造温度で加工し、超硬工具およびサ
ーメット工具を用い、切削性の試験を行った。なお、比
較材AはPbおよびCaを含有せず、比較材BおよびCはCa
を含有しない比較例である。
け加工は、工具回転数N=1990rpm、切削速度V=100m/
min、送り量f=0.14mm/revで、水溶性クーラントを用
いて行い、従来材の平均摩耗量を1.0とした場合の摩耗
量比を測定した。また、サーメット工具(バイト)を用
いたボーリング加工については、工具回転数N=2374rp
m、切削速度V=140m/min、送り量f=0.116mm/revで行
い、従来材の摩耗量の平均を1.0とした場合の摩耗量比
を測定した。得られた結果は第14図および第15図に示し
た。第14図および第15図から知られるように、Pbおよび
Caを含有しない比較材A、Caを含有しない比較材Bおよ
びCは従来材に比べて2倍以上の摩耗量であった。これ
に対して本発明は従来材と同等かそれ以上に優れた切削
性を示すことが確認された。
明したように、鍛造温度を900〜1100℃としたので、脱
炭およびスケールを低減することができ、そのため疲労
強度を著しく向上することができる。また、鍛造温度の
低下による硬度の低下には対しては、素材のC量を規制
しMn量を増加することにより硬度の確保を図り、組織の
微細化による被削性の低減に対しては、CaおよびPbを含
有せしめることにより、被削性の向上を図ったものであ
る。さらに、本発明方法では脱炭量が少なく、表面層の
硬さの低下が殆どないため、同じショットピーニング処
理を行っても、従来方法よりも圧縮残留応力値が高く、
ショットピーニングによる疲労強度向上効果が従来方法
よりもはるかに大きく、コネクティングロッドの軽量化
を可能にするものである。
疲労強度試験結果を示す線図、第2図は熱間鍛造温度と
脱炭深さの関係を示す線図、第3図はビレット加熱温度
とスケール重量の関係を示す線図、第4図の熱間鍛造温
度と変形抵抗との関係を示す線図、第5図および第6図
は面粗さRz=1の場合の脱炭深さと疲労強度の関係を示
す線図、第7図は鍛造温度と硬度の関係を示す線図、第
8図はコネクティングロッドの製造方法を示す工程図、
第9図はショットピーニング処理前後の本発明例と従来
例のコネクティングロッドの表面近傍の残留応力分布を
示す線図、第10図は本発明例と従来例のコネクティング
ロッドの衝撃強度を示す図、第11図は本発明材と従来材
の超硬工具の摩耗量を示す図、第12図は本発明材と従来
材のサーメット工具の摩耗量を示す図、第13図は本発明
材と従来材の熱間鍛造温度と表面硬度の関係を示す線
図、第14図は本発明材、比較材および従来材の超硬工具
による穴明け加工における摩耗量を示す図、第15図は本
発明材、比較材および従来材のサーメット工具によるボ
ーリング加工における摩耗量を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】重量比でC;0.37〜0.43%、Si;0.15〜0.35
%、Mn;1.45〜1.85%、Cr;0.30%未満、S;0.04〜0.12
%、Pb;0.05〜0.25%、Ca;0.001〜0.006%を含有し、残
部がFeおよび不純物元素からなる鋼を、900〜1100℃で
鍛造し、ショットピーニングを施すことを特徴とするコ
ネクティングロッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2036727A JP2699602B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | コネクティングロツドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2036727A JP2699602B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | コネクティングロツドの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03238137A JPH03238137A (ja) | 1991-10-23 |
JP2699602B2 true JP2699602B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=12477769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2036727A Expired - Lifetime JP2699602B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | コネクティングロツドの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
JP5306795B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-10-02 | ヤマハ発動機株式会社 | コンロッド、内燃機関、輸送機器およびコンロッドの製造方法 |
JP2010151218A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Yamaha Motor Co Ltd | コンロッド、内燃機関、輸送機器およびコンロッドの製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS582243B2 (ja) * | 1980-05-08 | 1983-01-14 | 大同特殊鋼株式会社 | 自動車用非調質鍛造部品の製造方法 |
JPS61262440A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-20 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用コンロツドの製造方法 |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP2036727A patent/JP2699602B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03238137A (ja) | 1991-10-23 |
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