JPH02129421A - 高強度コイルばねおよびその製造方法 - Google Patents
高強度コイルばねおよびその製造方法Info
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- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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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。
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〉
この発明は高強度コイルばねおよびその製造方法に関す
るものであり、この発明によるコイルばねはエンジン用
その他耐疲れ性を高度に要求される高強度ばわとして有
効に用いられるものである。
るものであり、この発明によるコイルばねはエンジン用
その他耐疲れ性を高度に要求される高強度ばわとして有
効に用いられるものである。
〈従来の技術〉
一般に、ばね材料の引張強度は高いほど望ましいが、あ
る限界を越えると靭性や疲労特性は逆に低下することが
知られている。これは転位密度が高くなりすぎ、マトリ
ックスが一種の脆化現象を示すためであるが、非金属介
在物や表面疵などの微小欠陥の切欠き感受性が高まるこ
とも、その大きな原因の一つである。
る限界を越えると靭性や疲労特性は逆に低下することが
知られている。これは転位密度が高くなりすぎ、マトリ
ックスが一種の脆化現象を示すためであるが、非金属介
在物や表面疵などの微小欠陥の切欠き感受性が高まるこ
とも、その大きな原因の一つである。
また、コイルばねは成形後テンパー処理され、ショット
ピーニング処理により表面に圧縮の残留応力を付加して
利用されるが、有効なショットピーニング処理は表面粗
さＲｍａｘが６〜２０μになってしまうため、これ以下
の表面疵を取り払うことは不可能であるうえにショット
による圧痕がかぶさり、疵状になり疲労核になることも
多かった。勿論、その後各種の研摩処理によりＲ＋ａａ
ｘを低減させることは可能であるが、表面層を取り払う
ため、折角導入した圧縮の残留応力部がなくなり、疲労
性能は却って低下するのである。
ピーニング処理により表面に圧縮の残留応力を付加して
利用されるが、有効なショットピーニング処理は表面粗
さＲｍａｘが６〜２０μになってしまうため、これ以下
の表面疵を取り払うことは不可能であるうえにショット
による圧痕がかぶさり、疵状になり疲労核になることも
多かった。勿論、その後各種の研摩処理によりＲ＋ａａ
ｘを低減させることは可能であるが、表面層を取り払う
ため、折角導入した圧縮の残留応力部がなくなり、疲労
性能は却って低下するのである。
〈発明が解決しようとする課題〉
クロムバナジウム鋼の非金属介在物を低減した清浄鋼を
利用すると、ばね用として最高の疲労特性を引出す条件
も従来とは異なったものになっていることが予想される
。即ち、現在のクロムバナジウム鋼の引張強度は、従来
材の介在物および表面疵のレベルをベースに疲労特性が
最良になるよう設定されているが、清浄鋼では表面疵の
問題さえ解決すれば、引張強度を更に高（することによ
り疲労特性を向上させることが期待できる。
利用すると、ばね用として最高の疲労特性を引出す条件
も従来とは異なったものになっていることが予想される
。即ち、現在のクロムバナジウム鋼の引張強度は、従来
材の介在物および表面疵のレベルをベースに疲労特性が
最良になるよう設定されているが、清浄鋼では表面疵の
問題さえ解決すれば、引張強度を更に高（することによ
り疲労特性を向上させることが期待できる。
く課題を解決するための手段〉
上記に鑑みて、この発明はクロムバナジウム清浄鋼線を
ばね成形後焼入れ、低温焼戻し処理を施して引張強度を
高（とり、ショットピーニング処理に引き続き、疲労性
能に悪影響を及ぼさない電解研摩処理を施すことにより
表面疵を取り除いて疲労性能を飛躍的に向上させること
のできる高強度コイルばねおよびその製造方法を見出し
たのである。
ばね成形後焼入れ、低温焼戻し処理を施して引張強度を
高（とり、ショットピーニング処理に引き続き、疲労性
能に悪影響を及ぼさない電解研摩処理を施すことにより
表面疵を取り除いて疲労性能を飛躍的に向上させること
のできる高強度コイルばねおよびその製造方法を見出し
たのである。
即ち、この発明は
（１）Ｃ：０．４〜０．７重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
４重量％、Ｍｎ ： ０．４〜１．２重量％、Ｃｒ：０
．６〜１．５重量％、Ｖ ： ０．１〜０．３重量％を
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、清
浄度を０．０１％以下に調製した鋼線を所定のばね形状
にコイリング成形し、焼入れ焼き戻し処理、ショットピ
ーニング処理、研摩処理して表面粗さＲ＋ａａｘを５μ
以下としたことを特徴とする高強度コイルばね。
４重量％、Ｍｎ ： ０．４〜１．２重量％、Ｃｒ：０
．６〜１．５重量％、Ｖ ： ０．１〜０．３重量％を
含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、清
浄度を０．０１％以下に調製した鋼線を所定のばね形状
にコイリング成形し、焼入れ焼き戻し処理、ショットピ
ーニング処理、研摩処理して表面粗さＲ＋ａａｘを５μ
以下としたことを特徴とする高強度コイルばね。
（２） Ｃ： ０．４〜０．７重量％、Ｓｉ：Ｏ，１〜
０．４重量％、Ｍｎ ： ０．４〜１．２重量％、Ｃｒ
：０．６〜１．５重量％、Ｖ ： ０．１〜０．３重量
％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり
、清浄度を０．０１％以下に調製した鋼線を所定のばね
形状にコイリング成形し、焼入れ焼き戻し処理して引張
強度を調整した後、ショットピーニング処理、研摩処理
を行なって表面粗さＲｍａｘを５μ以下としたことを特
徴とする高強度コイルばねの製造方法。
０．４重量％、Ｍｎ ： ０．４〜１．２重量％、Ｃｒ
：０．６〜１．５重量％、Ｖ ： ０．１〜０．３重量
％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり
、清浄度を０．０１％以下に調製した鋼線を所定のばね
形状にコイリング成形し、焼入れ焼き戻し処理して引張
強度を調整した後、ショットピーニング処理、研摩処理
を行なって表面粗さＲｍａｘを５μ以下としたことを特
徴とする高強度コイルばねの製造方法。
を提供するものである。
く作用〉
この発明で素材としてＣ：０．４〜０．７重量％、Ｓｉ
： ０．１〜０．４重量％、Ｍｎ：Ｏ１４〜１．２重
量％、Ｃｒ： ０．６〜１．５重量％、Ｖ ： ０．１
〜０．３重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不
純物よりなる鋼線を用いるに際し、（ｉ）清浄度を０．
０１％以下とするのは、上記成分組成の鋼線の非金属介
在物を原因とする疲労破壊を生じにく（するためであり
、真空脱ガス、スラグ条件の最適化等、脱酸法を工夫す
ることにより実現される。
： ０．１〜０．４重量％、Ｍｎ：Ｏ１４〜１．２重
量％、Ｃｒ： ０．６〜１．５重量％、Ｖ ： ０．１
〜０．３重量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不
純物よりなる鋼線を用いるに際し、（ｉ）清浄度を０．
０１％以下とするのは、上記成分組成の鋼線の非金属介
在物を原因とする疲労破壊を生じにく（するためであり
、真空脱ガス、スラグ条件の最適化等、脱酸法を工夫す
ることにより実現される。
（ｆｉ）コイリング成形後に焼入れ、焼戻しするのは、
コイリング成形前に焼入れすると、この発明のような高
強度材では靭性が不足気味となり、かつ疵感受性も強い
のでコイリング時に折損の危険が増大するためである。
コイリング成形前に焼入れすると、この発明のような高
強度材では靭性が不足気味となり、かつ疵感受性も強い
のでコイリング時に折損の危険が増大するためである。
（Ｌｉｔ）焼入れζ焼戻し処理で引張強度を従来の弁ば
ね用クロムバナジウム鋼オイルテンパー線についてＪＩ
ＳＧ−３５６５の表６で規定されている値より１０％高
くとるのは疵や介在物がなくなれば、７トリツクス自体
は従来より強度を高くとっても十分靭性があり、疲労強
度も高くすることができるからである。
ね用クロムバナジウム鋼オイルテンパー線についてＪＩ
ＳＧ−３５６５の表６で規定されている値より１０％高
くとるのは疵や介在物がなくなれば、７トリツクス自体
は従来より強度を高くとっても十分靭性があり、疲労強
度も高くすることができるからである。
（ｉｖ）シロットビーニング処理後に研摩処理を施すの
は、鋼線素線の焼入れ焼戻し後には１００〜１５０μの
深さのところに圧縮残留応力が最大になる領域が存在す
る。従って、研摩処理によって取除く部分が１００μ以
下なら、むしろ最表面の圧縮残留応力が増大するのでば
ね疲労特性には悪影響を及ぼさないものと考えられる。
は、鋼線素線の焼入れ焼戻し後には１００〜１５０μの
深さのところに圧縮残留応力が最大になる領域が存在す
る。従って、研摩処理によって取除く部分が１００μ以
下なら、むしろ最表面の圧縮残留応力が増大するのでば
ね疲労特性には悪影響を及ぼさないものと考えられる。
この発明において用いる鋼線はＣ，ＳＬ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｖ、 Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものである
が、これら各成分の範囲なＣ：０．４〜０．７重量％、
Ｓｉ：０．１〜０．４重量％、Ｍｎ＝０７４〜ｌ。２重
量％、Ｃｒ：０．６〜１．５重量％、■：０゜１〜０．
３重量％とするのは次の理由からであるや 即ち、Ｃは０．４重量％未満では十分な強度が得られず
、また０、７重量％を越えると焼入れ時に焼割れを起こ
し易くなる。
Ｖ、 Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものである
が、これら各成分の範囲なＣ：０．４〜０．７重量％、
Ｓｉ：０．１〜０．４重量％、Ｍｎ＝０７４〜ｌ。２重
量％、Ｃｒ：０．６〜１．５重量％、■：０゜１〜０．
３重量％とするのは次の理由からであるや 即ち、Ｃは０．４重量％未満では十分な強度が得られず
、また０、７重量％を越えると焼入れ時に焼割れを起こ
し易くなる。
ＳＬは０．１重量％未満では耐熱性に劣り、０．４重量
％を越えると熱間圧延時に表面に疵が生じやすい。
％を越えると熱間圧延時に表面に疵が生じやすい。
Ｍｎは０．４重量％未満では焼入性に劣って強度不足と
なり、１．２重量％を越えると加工性が悪くなる。
なり、１．２重量％を越えると加工性が悪くなる。
Ｃｒは０．６〜１．５重量％の範囲が焼入れ性、耐熱性
を得るのに有効である。
を得るのに有効である。
■は０．１−０．３重量％の範囲が結晶粒微細化および
焼入れ性を良好に保つ点で好ましい。
焼入れ性を良好に保つ点で好ましい。
〈実施例〉
以下、実施例によりこの発明の詳細な説明する。
第１表に示す化学成分および清浄度を有する線径４．０
ｒｓｒｓφの鋼線を作り、この鋼線を用いて第２表に示
すような製造工程によって第３表に示す諸元令有するば
ねを製造した。そして第４表に焼入れ焼戻し後の機械的
特性と平均締付は応力ｖｍ＝６０ｋｇ／ ａｄ、振巾応
力ｚａ＝Ａ５ｋｇ／−でばね疲労試験を行なった時の破
断に至るまでの繰返し回数を示した。
ｒｓｒｓφの鋼線を作り、この鋼線を用いて第２表に示
すような製造工程によって第３表に示す諸元令有するば
ねを製造した。そして第４表に焼入れ焼戻し後の機械的
特性と平均締付は応力ｖｍ＝６０ｋｇ／ ａｄ、振巾応
力ｚａ＝Ａ５ｋｇ／−でばね疲労試験を行なった時の破
断に至るまでの繰返し回数を示した。
なお、第３表の製造工程において、コイリング後に焼入
れ、焼戻し処理を行なって得たサンプルでは機械的特性
を測定しにくので、このものの機械的特性はコイリング
しない素線で以下同じ処理を施したサンプルについての
特性値で代用した。
れ、焼戻し処理を行なって得たサンプルでは機械的特性
を測定しにくので、このものの機械的特性はコイリング
しない素線で以下同じ処理を施したサンプルについての
特性値で代用した。
また疲労試験はｎ＝４〜ｌｌの平均値である。
第
表
第 １ 表
供試鋼線の化学成分と清浄度
第 ４ 表
ばねの機械的特性と疲労性能
上記した表から、この発明の実施例であるＡ−１％Ａ−
２、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｃ−１およびＣ−２によ
り得られるばねの疲労寿命は極めてすぐれていることが
わかる。
２、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｃ−１およびＣ−２によ
り得られるばねの疲労寿命は極めてすぐれていることが
わかる。
清浄度の悪いＤおよびＥタイプのばね、即ちＤ−１、Ｄ
−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｄ−５、Ｅ−１は疲労性能が劣
っている。またＡタイプの化学成分の鋼線を用いたもの
でもばねへの製造工程において電解研摩を施さない、あ
るいは十分でないばね即ちＡ二３ 、Ａ−７の工程より
得られるばねは疲労性能が劣っている。
−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｄ−５、Ｅ−１は疲労性能が劣
っている。またＡタイプの化学成分の鋼線を用いたもの
でもばねへの製造工程において電解研摩を施さない、あ
るいは十分でないばね即ちＡ二３ 、Ａ−７の工程より
得られるばねは疲労性能が劣っている。
またＡ−７の従来の製造工程のものに電解研摩工程を加
えたＡ−８でもこの発明の実施例のものに比べると疲労
性能は劣っている。
えたＡ−８でもこの発明の実施例のものに比べると疲労
性能は劣っている。
更に、Ａ−４、Ａ−５およびＡ−６のようにこの発明の
実施例と類似の条件ではあっても焼戻し条件が適切でな
いために硬すぎたり、軟らかすぎても十分な疲労特性は
得られない。
実施例と類似の条件ではあっても焼戻し条件が適切でな
いために硬すぎたり、軟らかすぎても十分な疲労特性は
得られない。
Ａ−９のように各工程の処理条件はこの発明の実施例と
同じでもその工程順序が異なると疲労性能が劣るうえに
ばねへの成形がしにくいという問題が生じる。
同じでもその工程順序が異なると疲労性能が劣るうえに
ばねへの成形がしにくいという問題が生じる。
熱間でコイリングしたＢ−２および熱間でコイリングし
、その温度で焼入れしたＢ−３の何れも低温焼戻し以降
この発明の実施例と同様の工程を採用すると疲労性能は
優れたものとなる。
、その温度で焼入れしたＢ−３の何れも低温焼戻し以降
この発明の実施例と同様の工程を採用すると疲労性能は
優れたものとなる。
以上の実施例から、クロムバナジウム鋼線な冷間あるい
は熱間な問わずコイリング加工した後、焼入れ焼戻し処
理を行なって引張強度をＪＩＳＧ−３５６５の弁ばね用
クロムバナジウム鋼オイルテンパー線の引張強度の値の
ほぼ１０％増に調整し、次いでショットピーニング後、
研摩処理して表面粗さをＲＩＩＩａｘ≦５にすると、τ
＝６０±４５ｋｇ／−の疲労試験でほぼ１０’の高寿命
を有することが認められた。
は熱間な問わずコイリング加工した後、焼入れ焼戻し処
理を行なって引張強度をＪＩＳＧ−３５６５の弁ばね用
クロムバナジウム鋼オイルテンパー線の引張強度の値の
ほぼ１０％増に調整し、次いでショットピーニング後、
研摩処理して表面粗さをＲＩＩＩａｘ≦５にすると、τ
＝６０±４５ｋｇ／−の疲労試験でほぼ１０’の高寿命
を有することが認められた。
〈発明の効果〉
以上説明したように、この発明により得られるばねは極
めてすぐれた疲労性能を有しているので自動車エンジン
用弁ばねのように信頼性を要求される用途に非常に有用
である。
めてすぐれた疲労性能を有しているので自動車エンジン
用弁ばねのように信頼性を要求される用途に非常に有用
である。
Claims (5)
- （１）Ｃ：０．４〜０．７重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
４重量％、Ｍｎ：０．４〜１．２重量％、Ｃｒ：０．６
〜１．５重量％、Ｖ：０．１〜０．３重量％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、清浄度を０
．０１％以下に調製した鋼線を所定のばね形状にコイリ
ング成形し、焼入れ焼き戻し処理で引張強度をＪＩＳＧ
−３５６５（１９８８年）、表６の値の１０％増に調整
し、ショットピーニング処理、研摩処理して表面粗さＲ
ｍａｘを５μ以下としたことを特徴とする高強度コイル
ばね。 - （２）Ｃ：０．４〜０．７重量％、Ｓｉ：０．１〜０．
４重量％、Ｍｎ：０．４〜１．２重量％、Ｃｒ：０．６
〜１．５重量％、Ｖ：０．１〜０．３重量％を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなり、清浄度を０
．０１％以下に調製した鋼線を所定のばね形状にコイリ
ング成形し、焼入れ焼き戻し処理して引張強度を調整し
た後、ショットピーニング処理、研摩処理を行なって表
面粗さＲｍａｘを５μ以下としたことを特徴とする高強
度コイルばねの製造方法。 - （３）鋼線のコイリング成形を冷間で行なうことを特徴
とする請求項２記載の高強度コイルばねの製造方法。 - （４）鋼線のコイリング成形を熱間で行なうことを特徴
とする請求項２記載の高強度コイルばねの製造方法。 - （５）鋼線のコイリング成形を８５０℃以上の高温で行
ないそのまま焼入れ処理することを特徴とする請求項２
記載の高強度コイルばねの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282140A JP2775777B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 高強度コイルばねおよびその製造方法 |
| CA002002138A CA2002138C (en) | 1988-11-08 | 1989-11-02 | High-strength coil spring and method of producing same |
| EP89311558A EP0368638B1 (en) | 1988-11-08 | 1989-11-08 | Method of producing a high-strength coil spring |
| DE68927872T DE68927872T2 (de) | 1988-11-08 | 1989-11-08 | Verfahren zur Herstellung einer hochfesten Schraubenfeder |
| US07/707,977 US5152851A (en) | 1988-11-08 | 1991-05-23 | High-strength coil spring and method of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282140A JP2775777B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 高強度コイルばねおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129421A true JPH02129421A (ja) | 1990-05-17 |
| JP2775777B2 JP2775777B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=17648630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63282140A Expired - Fee Related JP2775777B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 高強度コイルばねおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775777B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04345508A (ja) * | 1991-05-23 | 1992-12-01 | R D Metal:Kk | タイヤ周面に当接配置する滑り止めスプリングコイル |
| US5256316A (en) * | 1990-11-27 | 1993-10-26 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Brightening chemical polishing solution for hardened steel article |
| EP2103362A2 (de) * | 2008-03-19 | 2009-09-23 | Christian Bauer GmbH & Co. KG | Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer Feder |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS61183422A (ja) * | 1985-01-26 | 1986-08-16 | アイエムアイ・チタニウム・ブラツドレイ | 多孔質体の製造方法 |
| JPS63157835A (ja) * | 1987-12-10 | 1988-06-30 | Daido Steel Co Ltd | バネ用鋼 |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP63282140A patent/JP2775777B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2775777B2 (ja) | 1998-07-16 |
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