JPH0523772A - ばね用平線の製造方法 - Google Patents

ばね用平線の製造方法

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JPH0523772A
JPH0523772A JP19726891A JP19726891A JPH0523772A JP H0523772 A JPH0523772 A JP H0523772A JP 19726891 A JP19726891 A JP 19726891A JP 19726891 A JP19726891 A JP 19726891A JP H0523772 A JPH0523772 A JP H0523772A
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JP
Japan
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flat wire
wire rod
surface roughness
polishing
wire
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JP19726891A
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English (en)
Inventor
Naoharu Nishimura
村 尚 治 西
Toyohiko Yamano
野 豊 彦 山
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Nippon Kinzoku Co Ltd
Tokusen Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kinzoku Co Ltd
Tokusen Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】側面が良好な表面粗さを有し、かつ耐疲労性に
優れたばね用平線を効率的に製造する。 【構成】丸線材に周面研磨加工を施すことにより、その
表面粗さをRmax1〜5μmとした後、幅寸法の厚み
寸法に対する比を15以上の平線にする冷間加工を施す
ばね用平線の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてうず巻きばね
用材料に使用する幅の広いばね用平線の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、うず巻きばねの材料として用いら
れている幅寸法に対する比が約15以上ある平線は、主
に硬鋼線材を鉛パテンティング処理し、その後、酸洗処
理及び冷間伸線加工し、丸線材で周面研磨加工を施すこ
となく、次いで図2に示す如く上下両面より厚み方向に
加工する垂直方向の冷間圧延加工のみを複数回行なって
目的の寸法並びに機械的性質を付与して製造されてい
た。
【0003】そして、上記製造方法で得られた平線は、
図7に示すように側面12、12の角部に尖端13、1
3、13、13を有する断面形状が略矩形のばね用平線
11が一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法
は、丸線材で周面研磨加工を施さず、また垂直方向の冷
間圧延加工のみを行なって平線に加工しており、側面1
2、12は圧延ロール面による冷間圧延加工を受けるこ
とがない。よって、得られたばね用平線11は、その側
面12、12の表面粗さが極めて悪く、深さ約5〜10
μmの微細なクラックやピット等の表面欠陥を多数有し
ていた。従って、上記平線よりなるうず巻ばねは、上記
表面欠陥や側面の角部への応力集中により早期の疲労破
断を生じるという問題を有していた。
【0005】そこで、従来よりこれら側面の表面欠陥対
策として、平線材の側面に水平方向の冷間圧延加工を施
したり、垂直方向の冷間圧延加工で仕上げられた平線材
の側面に大量の研削及び研磨加工が試みられている。し
かし、前者の方法では表面粗さの改善に限界があり、ま
た後者の方法では被加工物となる平線材が伸線加工及び
圧延加工の加工硬化により高硬度なものとなっているた
め、研削及び研磨加工において、研削刃の摩耗や研磨材
の目詰り等のトラブルが発生し易い。また表面欠陥が深
く、大量の研削及び研磨を必要とするため、平線材の長
手方向に均一な加工ができず、側面の表面欠陥の取り残
しがあった。
【0006】本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてな
されたものであり、耐疲労性に優れたばね用平線を得る
ため、線表面特に側面が良好な表面粗さを有するばね用
平線を効率的に製造する方法を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、冷間圧延加工による
平線の表面欠陥の発生現象について鋭意研究を行なった
結果、冷間圧延加工中に側面に発生する微細なクラック
及びピット等は冷間圧延加工以前の丸線材の表面粗さに
大きく起因することを知見した。冷間圧延加工以前の丸
線材の表面粗さは、丸線材での伸線加工中に発生するダ
イス疵、潤滑性不良による疵、または鉛パテンティング
処理で発生するスケールや酸洗処理で発生する酸食、孔
食によるもの等が原因であり、その肌粗れは表面粗さR
max10μに達するものであった。
【0008】本発明のばね用平線の製造方法は、丸線材
に周面研磨加工を施すことにより、その表面粗さをRm
ax1〜5μmとした後に、幅寸法に対する比を15以
上の平線材にする冷間加工を施して成る。さらに好まし
くは、その平線材にする冷間加工が、上下両面より垂直
方向に加工する複数回の冷間圧延工程と、水平方向の減
面率が1.5〜15%の1回以上の冷間加工工程と、側
面の角部に丸みをつける加工工程とを含み、最後に側面
の表面の表面粗さRmax1〜3μmにする側面研磨加
工工程を有することを特徴とする。上記冷間加工とは、
圧延加工、ダイス伸線加工を含むものである。
【0009】ところで上記構成におけるそれぞれの数値
限定は、多くの実験結果より得たものであり、以下の理
由による。丸線材の周面研磨加工は表面粗さがRmax
1μm未満であると、研磨方法が複数化して研磨時間及
び研磨加工費の著しい増大を招き、また、表面粗さがR
max5μmを越えると、冷間圧延加工仕上りの側面の
表面粗さが粗くなり、冷間圧延加工仕上り後の平線材側
面の研磨加工に負荷が掛り過ぎ、研磨加工が困難とな
る。
【0010】また、水平方向の冷間加工は減面率1.5
%未満であると、平線材側面の表面粗さを良くする効果
が少なく、減面率15%を超える加工を加えると新たに
平線材に蛇行、加工割れ等が発生し品質低下を生じる。
【0011】また、冷間圧延加工後の平線材の側面研磨
加工は、表面粗さがRmax1μm未満であると、上記
丸線材での研磨加工と同様に、研磨方法が複雑化して研
磨時間及び研磨加工費の著しい増大を招き、また、側面
の表面粗さがRmax3μmを超えると耐疲労性が劣
る。
【0012】
【作 用】丸線材の状態で表面粗さRmax1〜5μ
mの周面研磨加工をすることによりその後の冷間圧延加
工で生じる平線材側面の微細なクラックやピット等の発
生源因となる表面の肌粗れを著しく除去して、平線材側
面の微細なクラックやピット等の発生を大きく減少させ
る。
【0013】また、周面研磨加工を垂直方向の冷間圧延
加工前の丸線材に施すことによって、線材がまだ加工途
中で加工硬化が進んでいない低硬度な状態であるため、
また形状が丸であるため、適度の研磨量を容易に均一に
行なうことができる。
【0014】さらに、複数回の垂直方向の冷間圧延加工
の任意の段階で平線材の側面に水平方向の減面率1.5
〜15%の1回以上の冷間加工を行ない、さらには側面
の角部に丸みをつける加工を行なうことにより、側面の
表面粗さをより向上させ、さらに平線材の曲げによる角
部への応力集中を緩和させ、耐疲労性、後述の総合評価
を一層向上させることができる。
【0015】平線材側面の表面粗さをRmax1〜3μ
mに側面研磨加工することにより、側面の表面粗さをさ
らに良好なものにする。また、すでに丸線材で実施され
た研磨加工の結果、冷間圧延加工後においてすでに良好
な表面粗さの側面となっているため、少量の研磨加工で
容易に上記平線材側面の表面粗さとすることができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例について説明する。
【0017】供試材として、硬鋼線SWRH62A、線
径5.5mmφの丸線材を酸洗等の表面処理を行った
後、伸線加工して線径3.8〜4.8mmφの線とし、
次いで鉛パテンティング処理を施し、さらに酸洗等の表
面処理を行ない、その後さらに伸線加工を施し線径2.
9〜3.3mmφとした丸線材を用いた。
【0018】実施例1 図1に示すような、走行する丸線材Wの周囲を万遍無く
研磨するように、高速回転する多数の研磨ロール2を丸
線材Wの周囲に圧接して配置した研磨装置1で以て丸線
材Wの表面を研磨加工して、表面粗さRmax1〜5μ
mにした。上記研磨ロール2は羽根状の研磨布を放射状
に設けたものを用いるのが好適である。
【0019】次いで、図2に示すような、圧延ロール
3、3によって平線材F1の上下両面より垂直方向の冷
間圧延加工を複数回行ない、上記丸線材Wを厚み寸法
0.25〜0.45mm、幅寸法7.0〜8.0mmの
平線材に加工し、ばね用平線として仕上げた。
【0020】実施例2 上記丸線材Wより平線材F1への冷間圧延加工に際し、
この圧延加工の途中に図3に示すように、四面に配した
圧延ロール4、4、4、4により幅方向より加圧して、
水平方向の冷間圧延加工行なって矩形断面の平線F2
加工した。
【0021】次に、上記平線材F2に図4に示すよう
な、丸溝を有する溝付圧延ロール5、5により平線材側
面を幅方向から冷間圧延加工し、側面の角部に丸みをつ
ける加工を施し、R0.04〜0.15mmのR部6、
6、6、6を有する平線材F3を得た。ところで、上記
角部の加工は、垂直方向の圧延加工の前後または最終の
水平方向の圧延加工の後で行い、しかも垂直方向の圧延
工程の最後近くで行なわれる。
【0022】さらに、上記冷間圧延加工を終えた平線材
に、図5に示すような、走行する平線材F4の側面を研
磨するように、前記の実施例1と同様の高速回転する多
数の研磨ロール2を平線材F4の側面に圧接して配置し
た研磨装置7で以て、側面研磨加工を施して、図6に示
す厚み寸法0.22〜0.25mm、幅寸法7.4〜
8.3mmで、側面9、9の角部に、R0.04〜0.
15mmの円弧のR部10、10、10、10を有する
側面の表面粗さRmax1〜3μmのばね用平線8を得
た。
【0023】そして、上記製造方法により得た各種の実
施例と比較例及び従来例のばね用平線をうず巻ばね加工
した後の耐疲労性と、夫々のばね用平線の製造に用した
各工程の負荷状態を指数で評価したところ、表1に示す
ような結果を得た。
【0024】ところで、表1に示す各工程(丸線材の研
磨加工、圧延加工、平線材の側面研磨加工)の負荷は、
加工難易、加工時間及び加工費をもとにして、実験No.
11の丸線材の研磨加工の負荷を10とした時の指数で
表し、負荷の合計とは各加工工程における負荷の総和で
あって、数値が大きい方が加工時間及び加工費が多く必
要となり、製造上不利なことを示している。また耐疲労
性は、ばね用平線をうず巻ばね加工した後、繰返し応力
を与えて破断するまでの寿命を測定し、実験No.15の
破断するまでの寿命を100とした時の指数で表し、数
値が大きい方が破断するまでの寿命が長く耐疲労性が良
いことを示している。
【0025】また総合評価における指数は、本発明者が
長年の経験によりユーザの要求品質の程度と製造に対す
る負荷の程度を総合的に判断して考えた独自の判断基準
に基づく数値であり、耐疲労性(指数)−負荷の合計
(指数)×10の式により計算された値であって、数値
が大きい方が耐疲労性が良くて、なお且つ負荷の合計が
少なく、製造上も製品品質上も優れていることを示して
いる。総合評価は360以上必要である。
【0026】
【表1】
【0027】上記表1から明らかなように、実施例1に
相当する実験No.2〜5のばね用平線が、耐疲労性が7
50以上を示し、また負荷の合計が46以下であって、
総合評価も360以上を示し、比較例実験No.1、6及
び従来例実験No.15に比べて耐疲労性の良いばね用平
線を効率的に得られることがわかる。
【0028】また、実験例2に相当する実験No.11〜
13のばね用平線は耐疲労性が900以上であって、ま
た負荷の合計が51以下であって、総合評価も510以
上を示し、実験No.2〜5よりさらに耐疲労性の良いば
ね用平線を効率的に得られることがわかる。
【0029】よって、比較例実験No.14及び従来例実
験No.16、17と比較しても耐疲労性の良いばね用平
線を効率的に得られるものであり、従来の製造方法で、
本発明の製造方法で得たばね用平線と同等の耐疲労性を
得ようとすると、平線材の側面研磨に大きな負荷が掛か
り、本発明の約2倍の工程の負荷となるものである。
【0030】また、上記実施例の丸線材研磨加工時の丸
線材の硬さはビッカース硬度300〜400となり、加
工途中で加工硬化が進んでいない低硬度な状態であるた
め研磨加工は均一で、かつ大量(8μm)の研磨量を容
易に得ることができた。
【0031】さらに、上記実施例の平線材側面の研磨加
工は、すでに冷間圧延加工仕上りにおいて側面の表面粗
さが約Rmax5μm以下であるため、3μm以下の少
量の研磨量で容易に側面の表面粗さをRmax1〜3μ
mとすることができた。
【0032】
【発明の効果】前述の如く本発明の製造方法によれば、
幅寸法の厚み寸法に対する比が15以上の耐疲労性に優
れ、且つ側面の表面粗さが良好なばね用平線を丸線材か
ら容易に製造することができ、さらに幅寸法の厚み寸法
に対する比が30以上のばね用平線も充分製造可能とな
るものであって、著しい効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】周面研磨加工に用いる研磨装置の実施例を示す
概略構成図である。
【図2】垂直方向の冷間圧延加工に用いる圧延装置の実
施例を示す概略構成図である。
【図3】幅方向の減面加工に用いる圧延装置の実施例を
示す概略構成図である。
【図4】角部のR加工に用いる圧延装置の実施例を示す
概略構成図である。
【図5】側面研磨加工に用いる研磨装置の実施例を示す
概略構成図である。
【図6】本発明の製造方法により得られたばね用平線の
概略斜視図である。
【図7】従来の製造方法によるばね用平線の概略斜視図
である。
【符号の説明】
1、7・・・研磨装置 2・・・研磨ロール 3、4・・・圧延ロール 5・・・溝付圧延ロール 6、10・・・R部 8・・・ばね用平線 9、12・・・側面 13・・・尖端 14・・・上面 15・・・下面 W・・・丸線材 F1、F2、F3、F4・・・平線材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年8月26日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法
は、丸線材で周面研磨加工を施さず、また垂直方向の冷
間圧延加工のみを行なって平線に加工しており、側面1
2、12は圧延ロール面による冷間圧延加工を受けるこ
とがない。よって、得られたばね用平線11は、その側
面12、12の表面粗さが極めて悪く、この側面の表面
粗さは平線の幅寸法の厚み寸法に対する比が大きくなる
に従って悪化する傾向にある。そして特に幅寸法の厚み
寸法に対する比が15倍以上になると、深さ約5〜15
μmの微細なクラックやピット等の表面欠陥を多数有し
ていた。従って、上記平線よりなるうず巻ばねは、上記
表面欠陥や側面の角部への応力集中により早期の疲労破
断を生じるという問題を有していた。また上記幅寸法の
厚み寸法に対する比が30倍以上になると、側面の表面
粗さの悪化により早期の疲労破断は顕著なものとなり、
製造が容易でないという問題も有していた。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】
【発明の効果】前述の如く本発明の製造方法によれば、
幅寸法の厚み寸法に対する比が15以上の耐疲労性に
優れ、且つ側面の表面粗さが良好なばね用平線を丸線材
から容易に製造することができ、さらに幅寸法の厚み寸
法に対する比が30以上のばね用平線も充分製造可能
となるものであって、著しい効果を有するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B24B 29/06 7908−3C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】丸線材に周面研磨加工を施すことにより、
    その表面粗さをRmax1〜5μmとした後、幅寸法の
    厚み寸法に対する比を15倍以上の平線材にする冷間加
    工を施すばね用平線の製造方法。
  2. 【請求項2】平線材にする冷間加工が、上下両面より垂
    直方向に加工する複数回の冷間圧延工程と、水平方向の
    減面率が1.5〜15%の1回以上の冷間加工工程と、
    側面の角部に丸みをつける加工工程とを含み、最後に側
    面の表面粗さRmax1〜3μmにする側面研磨加工工
    程を有することを特徴とする請求項1記載のばね用平線
    の製造方法。
JP19726891A 1991-07-12 1991-07-12 ばね用平線の製造方法 Pending JPH0523772A (ja)

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