JP5321599B2 - ガスケット用鋼板の製造方法及びガスケット - Google Patents
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Description
本発明は、カークーラーコンプレッサーなどに使用されるガスケット用鋼板の製造方法及びその方法によって製造されるガスケットに関し、詳しくは、弾性および成形性に優れたガスケット用鋼板を製造でき、吐出弁の繰り返し応力に耐えるガスケットに関する。
従来、自動車分野において高温下で使用するオイルやガスのシール部品として、図１に示す構造のラバーコーティングメタルが知られている。図１において、１は鋼板、２は接着剤層、３はゴム層、４は表面コート材層である。
図１に示すラバーコーティングメタルは、図２に示すように成形し、カークーラーコンプレッサー用途ガスケットとして、広く使用されている。図２において、５はビード、６はリテーナである。
ガスケットの機能としては、基本である形状保持機能と共に、製品に設けられたエンボス状のビードによる流体のシール機能がある。
またガスケットの特に重要な機能として、中心部の絞り加工された「リテーナ」による機能がある。カークーラーは、フロンを冷媒とし、フロンを圧縮、液化、気化のサイクルにより、熱エネルギーの交換を行っている。圧縮されたフロンは、吐出弁の開閉により次工程に運ばれる。吐出弁の開閉量を制御するのがガスケットに加工されたリテーナである。吐出弁は、４０００〜９０００回／分程度、ガスケットに接触する為、リテーナは高強度・高弾性を保持する必要がある。
従来、コストダウンなどもあり、打ち抜き工程ではより安価な型（例えばＳＫＤ１１（ＪＩＳ Ｇ ４４０４）など）を使用するため、成形性に優れたＳＰＣＣ材を使用している。しかし、鋼板メーカーなどで汎用に入手できるＪＩＳ Ｇ ３１４１相当材は、成形性は良好であるが弾力性に劣り、吐出弁の応力に耐え切れず、リテーナの破損が発生する現象が認められる。
また、高弾性を有する金属、例えば高張力鋼板などを使用した場合、リテーナの割れ対策はできるものの、高硬度の打ち抜き型（例えばハイス鋼や超鋼）を使用する必要があり、コスト面で不利であった。
特許文献１には、フラッパーバルブ用のステンレス鋼板の製造方法を開示しており、特に、高い疲労特性を有し、高硬度で打ち抜き加工後のかえり発生が小さい、圧延率５％以上の冷間圧延を施して、フラッパーバルブ用のステンレス鋼板を製造する方法を開示している。ステンレス鋼板である点は、Ｎｉ２．０〜６．０質量％、Ｃｒ１２．０〜２０．０質量％含んでいることから明らかである。
しかし、特許文献１の技術では、ステンレス鋼板であるため、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）についての開示はない。
特許文献２には、Ｍｎ：０．５〜３．０％、Ｎｉ：≦１．２％であり、残部Ｆｅおよび不可避的な不純物よりなる連続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗し、圧延率が３０〜９０％の冷間圧延を施すガスケット材用冷延鋼板の製造法が記載されている。特許文献２において、段落番号００３２には、Ｍｎは不純物であるＳによる熱延中の赤熱脆性を防止するために必要な成分であると同時に、原板に高い調質度を与えるため、０．５％以上とする旨が、明らかにされている。
しかし、補強性のあるＭｎを０．５％以上添加した場合、鋼の強度が著しく向上し、製品打ち抜き時に、プレス材質としてハイス鋼や超鋼を用いた特殊型が必要となり、成形性（打ち抜き性）の問題があった。
特開２００３−４１３５０号公報
特開２００５−３６２６６号公報
そこで、本発明は、吐出弁の繰り返し応力に耐力を向上させて高弾性を保持しつつ、破断伸びを低減させて成形性（打ち抜き性）を向上させることができる、いわゆる弾性および成形性に優れたガスケット用鋼板を製造でき、吐出弁の繰り返し応力に耐えるガスケットを提供することを課題とする。
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
請求項１記載の発明は、ＪＩＳ Ｇ ３１４１に規定するＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、又はＳＰＣＦから選ばれる汎用品を、化学成分であるＭｎが０．３％以下に調製した鋼原材を、焼鈍した後、圧延率１０％以上の調質圧延を行うことを特徴とするガスケット用鋼板の製造方法である。
請求項２記載の発明は、焼鈍の前に、熱間圧延工程、酸洗い工程、及び冷間圧延工程を順次経ることを特徴とする請求項１記載のガスケット用鋼板の製造方法である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスケット用鋼板の製造方法によって得られるガスケット用鋼板を用いて形成されることを特徴とするガスケットである。
本発明によれば、吐出弁の繰り返し応力に耐力を向上させて高弾性を保持しつつ、破断伸びを低減させて成形性（打ち抜き性）を向上させることができる、いわゆる弾性および成形性に優れたガスケット用鋼板を製造でき、吐出弁の繰り返し応力に耐えるガスケットを提供することができる。
１：鋼板
２：接着剤層
３：ゴム層
４：表面コート材層
５：ビード
６：リテーナ
２：接着剤層
３：ゴム層
４：表面コート材層
５：ビード
６：リテーナ
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明におけるガスケット用鋼板を製造する際の鋼原材は、ＪＩＳ Ｇ ３１４１（冷間圧延鋼板及び鋼帯）に規定するＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＦのような汎用品を、化学成分であるＭｎが０．３％以下となるように調製したものである。また鋼原材には、その他の成分として、炭素０．１５％以下を含み、その他Ｐ、Ｓなどを含み、残部成分としてＦｅが含まれる。
本発明では、鋼原材中のＭｎが０．５％未満であることによって以下の効果を発揮する。すなわち、補強性のあるマンガンを０．５％以上添加する場合、鋼の強度が著しく向上し、製品打ち抜き時にプレス材質としてハイス鋼や超鋼を用いた特殊型が必要となり、打ち抜きの問題を引き越していたが、０．５％未満にすると、汎用的な材質であるＳＫＤ１１にて成形可能となる利点がある。
本発明のガスケット用鋼板を製造する方法は、上記の鋼原材を、焼鈍した後、圧延率１０％以上の調質圧延処理を行うことを特徴とする。
また本発明においては、焼鈍の前の工程に制限はないが、たとえば、熱間圧延工程、酸洗い工程、及び冷間圧延工程を順次経ることができる。
上述した化学成分に調製された溶鋼を、転炉等を用いた通常公知の溶製方法により溶製、次に連続鋳造法等の通常用いられる鋳造方法で圧延素材とする。
次に、圧延素材を約１２００℃程度に加熱してから、熱い状態のままで、ロールで順次伸ばして行き、約６００℃程度で、２〜４ｍｍ程度の厚さに熱間圧延する。熱間圧延は、加工する温度や冷やすスピードなどを調整することで、種々の鋼材が得られる。
２〜４ｍｍ程度の厚みに熱間圧延した熱延板を、酸洗いすることが好ましい。酸洗いの方法は格別限定されず、酸としては、各種の有機酸または無機酸を使用できる。
酸洗い後に、常温でロールにより厚さ０．１〜数ミリ程度の厚みに冷間圧延する。冷間というのは、特に熱を加えないという意味である。ここで、冷間圧延後に焼きなましを行うこともできる。
本発明では、焼鈍後に、調質圧延を行う。本発明において、圧延率を、１０％以上にすることが重要である。
以下、圧延率は調質圧延率ともいう。
本発明において、調質圧延率が１０％未満では、歪み硬化が不十分なため、適正耐力（２９０ＭＰａ以上、好ましくは３１５ＭＰａ以上）が得られず、吐出弁の応力に耐えきれず、鋼板破損を生じる。
これに対して、調質圧延率を１０％以上にすると、鋼板に吐出弁の繰り返し応力に耐え得る歪み硬化現象が発生し、これにより耐力を向上させて高弾性を保持しつつ、破断伸びを３３％未満（好ましくは３０％以下）まで低減させて成形性（打ち抜き性）を向上させることができる、いわゆる弾性および成形性に優れたガスケット用鋼板を製造できる。すなわち、破断伸びを３３％未満（好ましくは３０％以下）まで低減させたＳＰＣＣ板を得ることができ、安価な型で成形でき、バリ等を少なくすることができる。
本発明のガスケットは、上記によって製造されるガスケット用鋼板をラバーコーティングメタルに成形加工等して得られる。形状は図２に示した形状を例示できる。
得られたガスケットは、その素材である鋼板特性によって、吐出弁の繰り返し応力に耐える効果を発揮する。
以下、実施例により本発明の効果を例証する。
実施例１〜実施例３、比較例１〜比較例４
表１に示す各鋼板をラバーコーティングメタルに成形し、下記の評価を実施した。
表１に示す各鋼板をラバーコーティングメタルに成形し、下記の評価を実施した。
補強成分の成分分析は溶鋼分析値で求めた。
＜評価＞
（機械特性）
ＪＩＳ Ｚ ２２０１規定の５号試験片を使用し、試験方向を鋼板圧延方向として、下記測定により、耐力（ＭＰａ）、引っ張り強度（ＭＰａ）、破断伸び（％）を、いずれもＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠し、測定した。
（機械特性）
ＪＩＳ Ｚ ２２０１規定の５号試験片を使用し、試験方向を鋼板圧延方向として、下記測定により、耐力（ＭＰａ）、引っ張り強度（ＭＰａ）、破断伸び（％）を、いずれもＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠し、測定した。
（打抜き性）
型：ＳＫＤ１１を使用した。ＳＫＤ１１で打ち抜けない場合はハイス鋼を使用した。
バリ量：バリ量＝パンチ／ダイクリアランス（０．０６ｍｍ）として、打ち抜き後、形状測定機にて測定した。
断面状態：打ち抜き後のせん断面または破断面の状態を目視観察し、均一か不均一か評価した。
型：ＳＫＤ１１を使用した。ＳＫＤ１１で打ち抜けない場合はハイス鋼を使用した。
バリ量：バリ量＝パンチ／ダイクリアランス（０．０６ｍｍ）として、打ち抜き後、形状測定機にて測定した。
断面状態：打ち抜き後のせん断面または破断面の状態を目視観察し、均一か不均一か評価した。
（繰返し応力による耐久性）
各ラバーコーティングメタルをガスケットに成形し、吐出弁の繰り返し荷重によるリテーナ割れの有無を評価した。
各ラバーコーティングメタルをガスケットに成形し、吐出弁の繰り返し荷重によるリテーナ割れの有無を評価した。
＜評価結果＞
評価結果を表１に示す。
評価結果を表１に示す。
実施例１〜３の鋼板は、ＳＫＤ１１で打ち抜くことができ、バリ量も少なく断面状態が均一だった。また、実施例１〜３から形成されたガスケットは、リテーナ割れが発生しなかった。実施例２は、量産にさらに適している。
比較例１（圧延率２％）は、耐力・破断伸びが適正範囲に入らなかった。比較例２（圧延率２％、マンガン量０．７％）は、マンガン量が増加したため耐力は向上したが、破断伸びが適正範囲より高かった。比較例１、２では、バリ量は実施例１〜３に比べて多く、断面状態は不均一だった。比較例１、２から形成されたガスケットではリテーナ割れが見られた。
比較例３（圧延率２％、マンガン量１．２％）は、強度が著しく向上し、ＳＫＤ１１では打ちぬくことができなかった。
比較例４（圧延率５％）は破断伸びが適正範囲より高く、断面状態が不均一だった。また、比較例４から形成されたガスケットではリテーナ割れが見られた。
Claims (3)
- ＪＩＳ Ｇ ３１４１に規定するＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、又はＳＰＣＦから選ばれる汎用品を、化学成分であるＭｎが０．３％以下に調製した鋼原材を、焼鈍した後、圧延率１０％以上の調質圧延を行うことを特徴とするガスケット用鋼板の製造方法。
- 焼鈍の前に、熱間圧延工程、酸洗い工程、及び冷間圧延工程を順次経ることを特徴とする請求項１記載のガスケット用鋼板の製造方法。
- 請求項１又は２に記載のガスケット用鋼板の製造方法によって得られるガスケット用鋼板を用いて形成されることを特徴とするガスケット。
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