JP3009452B2 - 高強度浸炭窒化処理コイルばねの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、疲労強度を高め、小型、軽量化を達成する
ことができる高強度浸炭窒化処理コイルばねの製造方法
に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする課題 近年、特に自動車の懸架ばね、エンジンバルブ用コイ
ルばねにおいては、小型、軽量化を達成するために、疲
労強度の向上が強く要求されており、高応力の条件化で
使用されるばねには浸炭窒化処理を施すのが一般的であ
つた。この浸炭窒化処理は表面硬さを高くすると同時
に、圧縮残留応力も形成するため、疲労強度の向上に効
果があるが、微少欠陥が表面に存在すると、表面の硬化
により切り欠け感受性が高まり、耐久性に悪影響を及ぼ
すことがあり、また、ばね材料のような比較的炭素含有
量の高い鋼は熱処理によりある程度の脱炭が生ずるのは
避けられず、浸炭窒化処理によつても必ずしも十分な硬
度及び残留応力が得られない場合があつた。

課題を解決するための手段 本発明はこのような課題を解決するための手段とし
て、浸炭窒化処理前に電解研磨処理を施してばね表面を
平滑化または清浄化する構成とした。

発明の作用及び効果 本発明は上記構成になり、コイルばね材料の表面が電
解研磨されて、脱炭層や打ち傷等の表面欠陥が除去され
て表面が平滑化されるとともに、清浄化されて活性化
し、かつ、表面と内部の硬さが均一となるから、浸炭窒
化処理が確実に行われて表面の硬さが高くなり、かつ、
圧縮の残留応力が生じて表面の欠陥を原因とする疲労破
壊が防止され、耐久性が向上する効果がある。

実施例 以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。

ばね素線には懸架ばね及び弁ばねとして一般に使用さ
れているSi−Crオイルテンパー線（SWOSC−Ｖ）を用い
て表１に示す諸元のコイルばねを表２に示す工程で製造
した。

なお、比較例３及び本発明の実施例における電解研磨
の研磨量は、15μｍである。

第１図は各試料の表面付近の硬さ分布を示す。ここ
で、浸炭窒化した比較例２、比較例３及び本発明の実施
例はいずれもシヨツトピーニングのみを施した比較例１
よりも表面硬化されていることが明らかである。比較例
３は比較例２より表面硬度が低いが、これは、電解研磨
によりばねの耐久性に有用な硬化層が削られたからであ
る。本発明の実施例は比較例２より表面硬度が高くなつ
ており、電解研磨を施すことにより表面が清浄活性化さ
れて浸炭窒化処理がより確実に行われることが明らかに
なつている。

第２図は各試料について試験応力τ＝70±50kgf/mm²
で行つた耐久試験結果を示す。シヨツトピーニングだけ
を施した比較例１では疲労寿命が2.28×10⁶回であるの
に対し、浸炭窒化を施した比較例２は4.88×10⁶であつ
て約２倍であり、さらに電解研磨を施した比較例３は6.
34×10⁶と３倍以上に向上しているが、電解研磨後に浸
炭窒化処理を施した本発明の実施例が7.81×10⁶と最も
疲労寿命が長く、耐久性に優れることが明らかになつて
いる。

耐久試験後に見られた破断面に関して、電解研磨を施
していない比較例１及び比較例２では、表面が破断の起
点となつているのに対し、電解研磨を施した比較例３と
本発明の実施例では内部が破断の起点となつている。こ
のように内部が破断の起点となるのは一般に非金属の介
在物が存在する場合であるが、このようなものは全く認
められず、電解研磨による表面の平滑化により表面での
クラツクの発生が妨げられたものと考えられる。しか
し、比較例３のように浸炭窒化後に電解研磨されたもの
では硬化層が浅くなるため、起点はより表面に近く、耐
久性も本発明品ほどには伸びていないことが明らかとな
つた。

以上の説明から明らかなように、本発明方法によれ
ば、コイルばねの表面が硬化され、かつ、表面欠陥抑制
されて耐久性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は比較例と本発明の実施例の硬さ分布を示すグラ
フであり、第２図は比較例と本発明の実施例の疲労試験
の結果を示すグラフである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浸炭窒化処理前に電解研磨処理を施してば
   ね表面を平滑化または清浄化するとを特徴とする高強度
   浸炭窒化処理コイルばねの製造方法。
2. 【請求項２】浸炭窒化後にショットピーニングを施すこ
   とを特徴とする請求項１に記載の高強度浸炭窒化処理コ
   イルばねの製造方法。