JP5396089B2

JP5396089B2 - 熱間鍛造ステンレスナット

Info

Publication number: JP5396089B2
Application number: JP2009006785A
Authority: JP
Inventors: 重信濱中; 政幸藤; 学香月; 定雄西尾; 展大多禰
Original assignee: 濱中ナット株式会社
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: JP2010162576A

Description

本発明は熱間鍛造ステンレスナットの製造方法に関し、特にＪＩＳで規定するＡ２−７０規格に相当する強度を有するナットを製造することができるようにした製造方法に関する。

ナットとボルトを組み合わせて雌ねじの締め付け力によって雄ねじに軸方向の締付け力を発生させ，部材を締結する方法は良く知られている。

ナットを製造する場合、冷間鍛造、冷間引抜き素材からの削り出しが広く採用されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。

また、生産コスト削減のため、熱間鍛造機で高速鍛造したナットブランクに、ねじ切り加工をしてねじ製品を製造する方法も知られている（特許文献５）。

ところで、オーステナイト系ステンレス鋼のナットを製造する場合、冷間鍛造や冷間引抜き素材からの削り出しによって製造すると、冷間での塑性変形によって素材が加工硬化し、ＪＩＳ・Ｂ・１０５４に規定するＡ２−７０規格の強度を有するナットを製造することは可能である。

特開平０７−２７６１３９号公報特開２００６−２６８８９号公報特開２００４−２８６２１７号公報特開２０００−３２６０４７号公報特開２００７−１０７０４１号公報

しかし、熱間高速鍛造によって製造すると、冷間での塑性変形を受けないので、加工硬化による強度アップが期待できず、Ａ２−７０規格の強度を有するナットを製造することができなかった。

本発明はかかる問題点に鑑み、ＪＩＳで規定するＡ２−７０規格に相当する強度を有するナットを製造することができるようにした熱間鍛造ステンレスナットの製造方法を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る熱間鍛造ステンレスナットの製造方法は、オーステナイト系ステンレス鋼製の高強度ナットを熱間鍛造で製造するにあたり、オーステナイト系ステンレス鋼の素材を熱間鍛造でナットブランクに加工し、該ナットブランクに有効径より２００〜４００μｍ小さい径の雌ねじを加工した後、冷間転造タップによってねじ山の表面を塑性変形させて有効径の雌ねじを加工するようにしたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは熱間鍛造で製造したステンレスナットの雌ねじの表面を冷間転造タップによって塑性変形させて所定の有効径に仕上げるようにした点にある。

これにより、雌ねじの表面は冷間加工を受けて加工硬化しているので、ＪＩＳ・Ｂ・１０５４に規定するＡ２−７０規格に相当する強度のナットを得ることができる。その結果、熱間鍛造ステンレスナットについて従来保証困難であったＡ２−７０の保証荷重試験値の保証ができることとなる。

また、上述の方法によって得られたナットも新規である。すなわち、本発明によれば、熱間鍛造法によって製造されたオーステナイト系ステンレス鋼製の高強度ナットにおいて、雌ねじの表面から０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍの冷間塑性変形層が形成されていることを特徴とする熱間鍛造ステンレスナットを提供することができる。

本発明に係る方法の好ましい実施形態によって製造した熱間鍛造ステンレスナットの転造仕上げ前の状態を示す断面図である。転造仕上げ後の状態を示す断面図である。実施例１及び比較例１における保証荷重試験の荷重と二面幅の変化を示す図である。実施例１及び比較例１における抜け荷重を示す図である。実施例１及び比較例１におけるねじ山フランク面の表面からの硬さの測定方法を説明するための図である。実施例１及び比較例１におけるねじ山フランク面の表面からの硬さの測定結果を示す図である。実施例１及び比較例１におけるねじ山底部表面からの硬さの測定方法を説明するための図である。実施例１及び比較例１におけるねじ山底部表面からの硬さの測定結果を示す図である。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４を素材として用いたＭ２０第１種ナットを本発明に係る方法で製造した。このオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の組成はＣ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｏ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．００〜１０．５０％、Ｃｒ：１８．００〜２０．００％である。

このオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の素材をナット圧造機を用い、１２００°Ｃ〜１３５０゛Ｃの温度で荷重３０〜４０トンの条件でナット外形状に下穴を有するナットブランクを圧造した。次に、圧造したナットブランクに固溶化熱処理を行い、脱スケールのための酸洗を行った後、水洗して酸液を除去し、乾燥した。その後、ナットブラケットの下穴（穴径：１７．７４４〜１７．２９４ｍｍ）に、正規の有効径寸法より２００μｍだけ小さい径のタップを用いてねじ切り加工を行って雌ねじを加工した。最後に、転造タップを用い、冷間転造によって正規の有効径（１８．６００〜１８．３７６ｍｍ）の雌ねじに仕上げた。

図１は切削加工した雌ねじの断面形状を示し、図２は冷間転造した雌ねじの断面形状を示す。
〔比較例１〕

実施例１と同様に製造を行ったが、ナットブランクの下穴に対し、正規の有効径寸法のタップを用いて正規の有効径（１８．６００〜１８．３７６ｍｍ）の雌ねじに仕上げ、ナットを得た。

〔保証荷重試験〕
こうして得られた実施例１（転造ナット）及び比較例１（切削ナット）のナットに対してＡ２−７０規格の保証荷重をかけたときの二面幅の膨れ（塑性変形量）の変化を測定した。その結果を図３に示す。転造により、二面幅の膨れは少なくなり、Ａ２−７０の保証荷重試験値の保証が可能になった。

〔ねじ山抜け荷重試験〕
鋼製Ｍ２０１０・９ボルトに実施例１及び比較例１のナットを取付け、引っ張り試験でねじ山抜け発生荷重を調べた。その結果を図４に示す。図４から、転造ナットは切削ナットに比して平均値で１２％ねじ山抜け荷重が改善されることが確認された。

〔ねじ部の硬さ試験〕
次に、図５に示されるように、実施例１及び比較例１のねじ山の表面からのマイクロビッカーズ硬さを調べた。その結果を図６に示す。

また、図７に示されるように、実施例１及び比較例１のねじ底表面からのマイクロビッカーズ硬さを調べた。その結果を図８に示す。

１．ねじ山フランク面の硬化
転造ねじでねじ表面から０．３５ｍｍ、切削ねじでねじ表面から０．１５ｍｍの硬化層が認められた。
２．ねじ底部の硬化
転造ねじでねじ底から０．４５ｍｍ、切削ねじでねじ底から０．１０ｍｍの硬化層が認められた。
タップによるねじ切削によって、表面に薄い加工硬化層が認められたが、転造ねじほどの硬化層深さはなく、転造による硬化層深さの増加が顕著に認められた。

なお、上記ではＳＵＳ３０４製Ｍ２０第１種ナットを熱間鍛造で製造する場合を例に説明したが、他の熱間鍛造用のステンレス素材に対しても同様に適用できる。

Claims

熱間鍛造法によって製造されたオーステナイト系ステンレス鋼製の高強度ナットにおいて、
雌ねじの表面から０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍの冷間塑性変形層が形成され、ＪＩＳ・Ｂ・１０５４で規定するＡ２−７０規格に相当する強度を有することを特徴とする熱間鍛造ステンレスナット。
オーステナイト系ステンレス鋼製の高強度ナットを熱間鍛造で製造するにあたり、
オーステナイト系ステンレス鋼の素材を熱間鍛造でナットブランクに加工し、該ナットブランクに有効径より２００〜４００μｍ小さい径の雌ねじを加工した後、冷間転造タップによってねじ山の表面を塑性変形させて有効径の雌ねじを加工し、雌ねじの表面から０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍの冷間塑性変形層が形成されてＪＩＳ・Ｂ・１０５４で規定するＡ２−７０規格に相当する強度を有するナットを製造するようにしたことを特徴とする熱間鍛造ステンレスナットの製造方法。