JPH02125813A - ばね用オイルテンパー硬引丸鋼線並びにばねの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ばね用オイルテンパー硬引丸鋼線並びにこれ
を用いたばねの製造技術に係り、特に引張強さ１９０　
ｋｇｆ　／　ｍｍ”級又はそれ以上でも高い耐力比を示
すばねが得られるオイルテンパー硬引丸鋼線の製造方法
に関し、またかさるばねの製造方法に関するものである
。

（従来の技術及び解決しようとする課題）近年、コイル
ばねには過酷な設計条件が課せられるようになり、高強
度化、線径の増大と同時に高品質の確保も併わせで要求
されるようになってきた。

一般に、ばねの製造に用いられる材料としてのオイルテ
ンパー丸鋼線は、通常、熱間圧延線材を酸洗後、焼鈍、
酸洗し、丸形断面に冷間伸線加工した後にオイルテンパ
ー処理を施して製造されている。そして、このオイルテ
ンパー丸鋼線をコイリングに供し、コイリング後にテン
パー（例、２００−５００℃ｘ　１５−３０ｍ１ｎ）を
施してばねを得ている。なお、このテンパー処理後、シ
ョットピーニング及びテンパー（例、２３０°ＣＸ　１
５ｍ１ｎ）の工程により疲労強度を改善することも行わ
れることがある。

しかし、このようなオイルテンパー丸鋼線は、太径にお
いて１強度を上げようとしても焼入焼戻し条件に限界が
あり、たとえ高強度が得られてもコイリングに必要な靭
性（特に絞り）が劣化し、コイリングに支障を来たす。

またコイリング及びテンパー後得られるばねは耐力比が
概ね９０〜９５％にすぎないという問題がある。この傾
向は線径が１０ｍｍφの如く大きくなると更に顕著にな
る。

したがって、大径のオイルテンパー丸鋼線を使用した場
合には高強度且つ高耐力比で高品質のばねが得られてい
ない。

このような問題は、炭素鋼オイルテンパー線、Ｓ　ｉ　
−Ｍ　ｎ鋼オイルテンパー線、或いは５ｉ−Ｃｒ鋼オイ
ルテンパー線等々の各種オイルテンパー鋼線全般におけ
る問題である（例えば、［１本ばね工業会発行「第１３
回ばね論文集Ｊ（１９６７）　ｐ、１１〜１４、「第３
０回ばね論文集Ｊ（１９８５）　ｐ、１〜１０を参照）
。

上述の事情から、過酷な設計条件に十分対処できる高強
度で高耐力比のばねを製造できるオイルテンパー丸鋼線
が求められているのが現状である。

本発明の目的は、特に引張強さ１９０　ｋｇｆ／ｍｍ２
級又はそれ以上の高強度であっても、高耐力比を有する
高品質のばねを製造する方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的はζ高強度であっても靭性を損
なわずにコイリングができ、且つ上記のような高耐力比
を有する高品質のばねを製造するための材料であるオイ
ルテンパー硬引丸鋼線を製造する方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、従来のばね用オ
イルテンパー丸鋼線の製造工程について種々検討を加え
、高強度でも高い耐力比のばねが得られる方法を見い出
すべく鋭意研究を重ねた。

その結果、オイルテンパー処理鋼線に対して伸線等の冷
間加工により適当な歪を与えることにより加工硬化させ
ておくならば、従来と同様にコイリング後にテンパーを
施すだけで、高強度であつても、また大径のものであっ
ても、高い耐力比を有する高品質のばねが得られること
を知見し、更には、そのように冷間加工されたオイルテ
ンパー硬引鋼線は、高い強度を有していてもコイリング
に支障がないことを知見し、ここに本発明をなしたもの
である。

すなわち、本発明は、ばね用オイルテンパー硬引丸鋼線
を製造するに際し、熱間圧延線材をそのまま或いは適宜
に処理又は加工したものを素材とし、オイルテンパー処
理を施した後、脱スケールし、その後冷間加工すること
を特徴とする高耐力比ばね用材料であって靭性を損なわ
ずに高強度を有するオイルテンパー硬引丸鋼線の製造方
法を要旨とするものである。

また、他の本発明は、上記方法で得られたオイルテンパ
ー硬引丸鋼線をコイリングし、テンパーを施すことを特
徴とする高耐力比ばねの製造方法を要旨とするものであ
る。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

まず１本発明法が対象とする鋼線材料は、従来よりコイ
ルばね等のばね用に使用されている各種材質の鋼からな
り、特にその鋼種は限定されない。

例えば、炭素鋼、５１−Ｍｎ鋼、Ｍｎ−Ｃｒ鋼、ＣｒＶ
鋼１Ｍｎ−Ｃｒ−Ｂ鋼、５ｉ−Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍ。

鋼などが用いられる。

該鋼を素材とし、従来と同様、熱間圧延により製造した
線材を酸洗等により脱スケールする工程、或いはこの脱
スケール後に焼鈍を施して脱スケールし、ついで伸線や
圧延等の冷間加工を行う工程等々により、所望寸法形状
の鋼線素材とする。

次いで、これをオイルテンパー処理して適当な強度（例
えば、ばね製品強度が引張強さ１９０〜２００　ｋｇｆ
　／　ｍｍ２級の場合、１７０ｋｇｆ／ｍｍ２程度）を
得た後、酸洗等の脱スケールを行う。なお、必要な場合
は、この脱スケール後にリン酸塩皮膜処理等の表面皮膜
処理を施してもよい。表面処理皮膜を備えることにより
、以降の加工において疵、折損等の発生を防止すること
ができる。表面皮膜処理の一例としては、リン酸塩皮膜
処理は、酸性リン酸塩溶液に所要時間浸漬してリン酸塩
の不溶性保護皮膜を得る処理であり、表面処理皮膜の厚
さは５〜Ｌｏｇ／ｍ２が適当である。コイル状態でリン
酸塩皮膜処理等の表面皮膜処理を施すのが好ましい。

なお、オイルテンパー処理は従来と同様の条件でよく、
脱スケールも通常の処理条件で行えばよいが、コイル状
態で酸洗する場合には予め曲げ応力を緩和しておくのが
よい。

脱スケール又はその後表面皮膜処理を施した後、伸線等
の冷間加工を行う。この冷間加工は適当な歪を与えるこ
とにより加工硬化させて、所望の製品強度に見合った強
度をバラツキなく均一に予め確保するためのものである
。

その場合、伸線率に比例して引張強さ、弾性限、耐力が
増大する。また硬さは伸線率が小さい場合は低下するが
、伸線率が大きくなると増大する。

伸びは伸線加工に伴い低下するが、絞りは伸びとは逆の
現象を示し、４０％以上の値は得られるので、コイリン
グになんらの支障はない。また、耐力比は９２〜９３％
程度であり１弾性限比も低い。

しかし、本発明者は、オイルテンパー処理後の上記冷間
加工により得たオイルテンパー硬引鋼線に対し、従来と
同様にコイリングし、次いでテンパーを施すだけで、ば
ねの耐力比が著しく向上することを見い出したものであ
る。これにより、特に耐力比が９８％以上にも達し、弾
性限比も約９５％以上に達する。強度は、冷間加工で得
られた強度がテンパー条件により若干低下するものの、
所望の高強度（例、１９０　ｋｇｆ　／　ｍｍ”以上）
が容易に得られる。

このテンパー処理は、伸線加工での伸線率、ばね製品の
強度等を考慮して適当な条件で行えばよい。例えば、２
９０〜５００℃の範囲で処理する。

勿論、コイリング後テンパーを施す限り、以後の工程は
制限されるものではなく、例えば、テンパー処理後にシ
ョットピーニング及びテンパー（２次テンパー）を行え
ば、疲労強度を改善することができる。

このように、従来はオイルテンパー鋼線をコイリングし
テンパーを行ってばねを得ていたので、ばねの耐力比は
オイルテンパーで得られる程度の耐力比で低い値である
のに対し、本発明によれば、オイルテンパー処理後、コ
イリングに先立って冷間加工を施すことによりオイルテ
ンパー硬引鋼線を得ても、支障なくコイリングを行うこ
とができる利点があると共に、コイリング後のテンパー
によって高い耐力比を具備せしめることができ、しかも
強度にバラツキのない高品質の製品が可能となる。特に
、１９０　ｋｇｆ　／　ｍｍ２級以上の高強度でも高耐
力比のばねが容易に製造できる。

また、１０ｍｍφ以上の太径線のばねも同様に製造可能
となる。すなわち、従来法で得られる大径のオイルテン
パー鋼線は、オイルテンパーの焼入焼戻し条件に限界が
あるために強度等にバラツキが生じるが、本発明によれ
ば、オイルテンパー処理後の冷間加工により歪が均一に
与えられるため、大径の場合でも高強度等を均一に有す
るオイルテンパー硬引鋼線が得られる。したがって、コ
イリング後にテンパーを施しても強度等は均一であり、
と しかも高耐力比を有するので、大径でも高品質のばね製
品が得られるのである。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有するＳＵＰ　Ｖ相
当鋼の鋼片を熱間圧延により１３．０ｍｍφ、１５　、
０　ｍｍφのロッドとし、酸洗した。１５．０ｍｍφの
ロッドは酸洗後、伸線加工を行って１３．０ｍｍφに仕
上げた。

次いで、オイルテンパー処理（焼入温度９２０℃Ｘ５ｍ
１ｎ、焼戻温度４８０°ＣＸ２ｍ１ｎ）を施してコイル
状に巻取った後、酸洗を施した。なお、オイルテンパー
処理後の引張強さは１７０ｋｇｆ／ｍｍ級に調整し、酸
洗は１５％塩酸に１５分間常温で浸漬する条件で行った
。オイルテンパー処理後鋼線（ＡｓＯＴ）の機械的性質
を第２表に示す。

その後、オイルテンパー処理後鋼線を伸線率２０％（１
１，６ｍｍφ）、３５％（１０，５ｍｍφ）で伸線し、
次いで温度２９０−４１０℃Ｘ３Ｑｍｊｎでテンパーを
施した。このテンパーは実製造でのコイリング後テンパ
ーに相当する熱処理である。

伸線後鋼線（オイルテンパー硬引鋼線：０Ｔ−Ｄｒ）並
びに各種温度でのテンパー処理後鋼線の各機械的性質を
第３表〜第４表に示す。

第１図〜第２図は以上の各処理段階での機械的性質を図
示したものである。

これらより、本発明法により得られるオイルテンパー硬
引丸鋼線は、高強度であってもコイリングに支障を来た
さない伸び（３％以上）を有し、しかも、これを用いて
得られるばねは、１９０ｋｇｆ／ｍｍ’″級、２００　
ｋｇｆ／　ｍｍ２級の高強度でも高耐力比を有し、特に
約９９％以上の耐力比が得られることがわかる。また、
１０＋ｎｍφ以上のオイルテンパー硬引丸鋼線を用いて
高強度、高耐力比のばねが得られることが確認された。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、オイルテンパー
処理後に冷間加工することにより加工歪を与えて加工硬
化させてオイルテンパー硬引鋼線を得るので、コイリン
グに要する靭性（絞り）を有し、しかもこれをコイリン
グ後にテンパーを施すことにより、特に９８％以上の如
く高耐力比を有するばねを製造することができる。また
、１９０ｋｇｆ／ｍｍ２級又はそれ以上の高強度でも同
様に高い耐力比を具備したばねを製造することができる
。

更には、大径のばねでも強度等のバラツキなしに高強度
、高耐力比のものが可能である。したがって、高品質の
高耐力比ばねや、高強度高耐力比ばねを安価に製造でき
る効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれオイルテンパー処理後鋼線
（ＡｓＯＴ）、伸線後鋼線（オイルテンパー硬引鋼線Ｈ
ＯＴ−Ｄｒ）並びに各種温度でのテンパー処理後鋼線に
ついての機械的性質（引張強さσＢ、耐力σ。、２、弾
性応力σ。、。６、硬さＨＲＣ１耐力比σ。、２／σＢ
、 弾性限比σ。、。、／σＢ、 伸 びＥｆｌ、 絞りＲＡ）を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ばね用オイルテンパー硬引丸鋼線を製造するに際
   し、熱間圧延線材をそのまま或いは適宜に処理又は加工
   したものを素材とし、オイルテンパー処理を施した後、
   脱スケールし、その後冷間加工することを特徴とする高
   耐力比ばね用材料であって靭性を損なわずに高強度を有
   するオイルテンパー硬引丸鋼線の製造方法。
2. （２）請求項１で得られたオイルテンパー硬引丸鋼線を
   コイリングし、テンパーを施すことを特徴とする高耐力
   比ばねの製造方法。
3. （３）前記テンパー処理後、ショットピーニング及びテ
   ンパーを施す請求項２に記載の方法。