JPH0561324B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば自動車用スタビライザやコイ
ルばね、トーシヨンバーなどの車両用鋼製部品を
製造する方法に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、自動車用スタビライザを製造する方法が
いくつか知られている。その一つとして、例えば
材料を所定のスタビライザ形状に曲げ成形したの
ちに、炉加熱による焼入れを行ない、次いで炉に
よつて焼戻しを行なう方法がある。しかしこの方
法では、加熱中あるいは焼入れ時に変形が生じ
るために矯正工程が必要である。加熱中にスケ
ールの発生による肌荒れや脱炭が生じるため、疲
労強度が低下する。設備が大掛りとなり設備費
も高くつく。 一方、別の従来方法として、材料を曲げ成形し
たのちに通電加熱による急速加熱・焼入れを行な
い、次いで炉によつて焼戻しを行なう方法もあ
る。しかしながらこの方法においても、焼入れ
時に変形が生じるため矯正工程が必要、通電加
熱時に曲げ部の内側に電流が多く流れ、過熱によ
る結晶粒粗大化および脱炭、肌荒れが生じるため
に、疲労強度が低下することがある。 更に別の従来方法として、曲げ成形前に焼入れ
を行ない、焼入れ後に一旦焼戻すかまたは焼入れ
状態のまま曲げ成形を行ない、最後に低温焼鈍を
行なう方法もある。しかしながらこの方法におい
ても次のような問題がある。 曲げ成形後は曲げ部の内側（中立線より内
側）に引張りの残留応力が、また外側には圧縮
の残留応力が生じるが、これらの残留応力を充
分に解放するためには焼鈍（または焼戻し）の
温度を高くしなければならず、このため硬さの
上限すなわち疲労強度の上限が限定されてしま
う。特にスタビライザは使用中に曲げの内側
（中立線より15〜30°内側の位置）の応力が最も
大きいから、この部分に引張り残留応力がある
と疲労強度が著しく低下する。 焼鈍（または焼戻し）時における残留応力の
解放によるスプリングバツク量が必ずしも一定
していないため形状のばらつきが大きく、従つ
て矯正工程が必要な場合も有りうる。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情に基づきなされたものでその
目的とするところは、矯正工程が不要でありかつ
優れた疲労強度を発揮する車両用鋼製部品の製造
方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明の要旨とするところは、焼入れ可能な所
定長さの鋼棒または鋼管を、真つ直ぐなまま通電
加熱あるいは高周波加熱等による急速加熱・焼入
れを行ない、そののち一旦焼戻すかまたは焼入れ
状態のまま曲げ成形を行ない、その後に成形品を
拘束した状態で上記曲げ成形品に通電し所定温度
まで発熱させることによる通電加熱により拘束通
電焼戻し（または焼鈍）を行なうことにある。 本発明においては、通電加熱あるいは高周波加
熱等による急速加熱・焼入れを行なうことで、炉
加熱の場合に見られるスケールや脱炭の発生を解
決でき、また曲げ加工前に定尺の鋼棒または鋼管
を通電加熱によつて焼入れすることで、成形後に
炉あるいは通電加熱で焼入れする場合に見られる
ような炉加熱中の変形や曲げ内側の電流過多によ
る過熱を防止できる。更に、曲げ成形後に拘束通
電焼戻し（ないし焼鈍）を行なうことで、炉によ
るひずみ取り焼鈍（または焼戻し）時に見られる
形状のばらつきを解決でき、しかも炉で焼鈍（ま
たは焼戻し）する場合や、高周波加熱で焼戻し
後、曲げ成形する場合に比べ、硬さの上限を高く
ても曲げ内側の引張り残留応力を解放することが
できる。すなわち、従来方法では不可能であつた
高い硬さを維持した状態での曲げ内側の引張り残
留応力の解消ないし圧縮残留応力への転換が図れ
るものである。このような現象は、曲げの外側と
内側における通電発熱時の温度差による変形抵抗
の差および熱応力の発生あるいは戻し変態の進行
による残留応力の解放、ならびに焼戻し時のクラ
ンプ状態などが互いに影響し合いながら作用する
ために生じると推測される。従つて従来のものに
比べて疲労強度が高く、しかも従来必要としてい
た矯正工程が不要となる。また、本発明において
曲げ成形後に行われる通電加熱は、焼入れ時の加
熱温度よりも低い焼戻し温度までであるから、曲
げ成形後に焼入れ温度まで通電加熱する場合に発
生するような曲げ成形部での電流過多による過熱
が回避され、しかも曲げ成形部における引張残留
応力を解放する上で効果のある部位を、必要最小
限の通電によつて所定温度まで発熱させることが
できる。 〔発明の実施例〕 （実施例１） 0.25％Ｃの電縫管（STKM15A相
当材）を用いて、第１図に示される工程を経て中
空スタビライザを製造する。まず加熱工程10にお
いては、所定長さの直管状の上記材料を通電加熱
によつて950℃まで急速加熱する。加熱速度は、
結晶粒の粗大化と脱炭を防止する上で30℃／秒以
上が望ましい。通電加熱は材料の両端を電極でク
ランプし、急速加熱によりオーステナイト化させ
る。 こうして加熱された材料は、オーステナイト化
された直後に冷却工程11において焼入れ時の曲り
が発生しないように、水冷ジヤケツトと拘束ロー
ラが配置された冷却ゾーンの中で移動しつつ水焼
入れが行なわれる。かくして、結晶粒が非常に微
細でかつ脱炭がなく、スケール発生の極めて少な
い加工性に優れた焼入れ材が得られる。 次に成形工程12において、上記焼入れ材は焼入
れ状態のままスタビライザ形状に曲げられる。曲
げ成形はたとえばロータリーベンダによつて冷間
で行なわれる。 更に拘束通電焼戻し工程13において、上記成形
品の両端部を、電極を兼ねたクランプ部材で拘束
し、400℃で通電加熱焼戻しを行なう。この時、
成形品の曲げ部の内側は電気抵抗が小さいために
曲げの外側に比べて大きな電流が流れ、従つて曲
げの内側は外側よりも温度が高くなる。 第２図は、焼入れ状態で曲げ成形後、次表１に
示す残留応力を示す試料につき拘束通電焼戻しを
400℃に加熱した場合と、450℃に加熱した場合の
硬さ分布を示している。同図において、横軸にと
られている曲げ内側からの角度αとは、第３図に
示されるように曲げ中心Ｃ側の最内側からの円周
方向の位置を示している。

【表】 第２図に示されるように、400℃で拘束通電焼
戻しを行なつた場合、最小硬さはH_RC41と高く、
しかも曲げ内側の残留応力は、曲げ成形時にプラ
スであつたものがマイナスつまり圧縮の残留応力
となつている。すなわち、従来方法（焼入れ後ま
たは焼入れ・焼戻し後に曲げ成形を行ない、通電
加熱による焼戻しを行なわない方法）では疲労強
度に悪影響を及ぼす曲げ内側の引張り残留応力を
解放するために硬さを下げざるをえなかつたが、
本実施例によれば従来方法では不可能であつた高
い硬さで曲げ内側の引張り残留応力を圧縮残留応
力に変えることが可能となり、疲労強度向上に大
きな効果を発揮する。 第８図に、従来方法を用いた場合の焼戻し温度
と曲げ部の硬さ分布を示す。ここで言う従来方法
とは、（加熱→焼入れ→曲げ加工→炉による焼戻
し）を行なう場合である。同第８図からも知れる
ように、炉による焼戻しの場合には、曲げ成形時
に生じた残留応力を充分に解放する（σrが０また
はマイナスになる）ためには、少なくとも425℃
ないし450℃×30分の焼戻しを実施する必要があ
り、この場合材料の最小硬さはH_RC31〜35とかな
り低くなる。従つて耐久性が低下する。また従来
の方法で曲げ部の硬さを高くするために焼戻し温
度を低くするとスタビライザの最大主応力が最も
大きくなるのは、曲げ部の最内側から円周方向に
60°ないし90°の位置であり、この部分に有害な引
張り残留応力が存在し疲労強度の低下をもたら
す。 しかして本実施例によれば、上述したように
（第２図参照）従来方法では不可能であつた高い
硬さで曲げ内側を圧縮残留応力に転換することが
できるものである。このような現象は、曲げの外
側と内側の温度差による変形抵抗の差および熱応
力の発生、戻し変態の進行による残留応力の解
放、ならびに焼戻し時のクランプ治具による拘束
量などが互いに影響し合いながら作用するためと
考えられる。なお、焼戻し温度が300℃未満にな
ると、曲げ加工時のひずみを充分に除去できなく
なり、また700℃を超えると材料が柔らかくなり
過ぎて充分な疲労強度が得られなくなる。よつて
拘束通電焼戻しの温度は300℃ないし700℃の間に
することが望ましい。 また、第２図と第８図とを比較して判るよう
に、本発明を用いた場合には曲げ内側（α＝０〜
90°）における硬さの差がH_RCで２以内と少なく、
分布の勾配も緩やかである。これに対して従来法
によるものは、硬さ分布が急激に低下する箇所が
ある。硬さ分布の急激な変化は、切欠感受性を高
める原因となり、疲労強度に悪影響を及ぼす。こ
の点、本発明によれば、上記したように曲げ内側
の硬さがほぼ均一となることにより、疲労強度に
更に好影響を与えるものである。 しかも本発明では、拘束状態での通電焼戻しに
よりスタビライザ形状のばらつきを非常に小さな
ものにすることができ、従来方法では不可欠であ
つた矯正工程を省略することができる。 次表２に、実施例１により製造したスタビライ
ザと従来方法により製造したスタビライザの疲労
試験結果を示している。

【表】 ここで従来方法１とは、（曲げ成形→通電加熱
焼入れ→炉による焼戻し）を行なう場合であり、
また従来方法とは（加熱焼入れ→曲げ成形→炉に
よる焼戻し）を行なう場合である。 また次表３に、従来方法２によるものと実施例
１によるものとのスタビライザのスパンｓ（第４
図参照）の変化を示している。

〔発明の効果〕

前述したように本発明によれば、車両用鋼製部
品を製造するに際して矯正工程が不要となり、し
かも疲労強度の高い車両用鋼製部品を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示す工程説明
図、第２図は第１図の工程で製造されたスタビラ
イザの硬さ分布を示す図、第３図は曲げ内側から
の角度を示す端面図、第４図はスタビライザのス
パンを示す平面図、第５図は本発明方法の他の実
施例を示す工程説明図、第６図は第５図の工程を
採用した場合の硬さ分布を示す図、第７図は本発
明方法の更に別の実施例を示す工程説明図であ
る。第８図は従来方法による硬さ分布を示す図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼入れ可能な所定長さの鋼棒または鋼管を、
   真つ直ぐなまま通電加熱あるいは高周波加熱等に
   よる急速加熱・焼入れを行ない、そののち一旦焼
   戻すかまたは焼入れ状態のまま曲げ成形を行な
   い、その後に上記曲げ成形品を拘束した状態でこ
   の曲げ成形品の曲げ成形部を含む領域に通電して
   上記焼入れ時の加熱温度よりも低い所定温度まで
   発熱させることによる通電加熱により拘束通電焼
   戻しを行なうことを特徴とする車両用鋼製部品の
   製造方法。 ２ 上記車両用鋼製部品がスタビライザであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車両
   用鋼製部品の製造方法。 ３ 上記拘束通電焼戻しの加熱温度を300ないし
   700℃としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の車両用鋼製部品の製造方法。 ４ 上記拘束通電焼戻しを行なつたのちに、炉に
   よる焼戻しを行なうことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の車両用鋼製部品の製造方法。