JPH07227302A

JPH07227302A - 安全靴用先芯

Info

Publication number: JPH07227302A
Application number: JP32362394A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Takamura; 村典利高; Toshiyuki Saito; 藤俊幸斉
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量で強度及び耐食性が高く、かつ成形容易
な先芯を、安価に提供するにある。【構成】本体がアルミニウム合金で形成され、かつ該
本体に表面処理が施されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金を用
い軽量化した安全靴用先芯に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金を用い軽量化した安全靴用先芯として、実開昭４
７−２０４３７号公報に開示されたものが知られてい
る。そして、その性能として強度は５００，６００Ｋｇ
の静荷重に耐え、耐食性に優れるため鋼製のような表面
処理が必要なく、重量が鋼製の１／２になることを明ら
かにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、先芯を製造する場合プレスの絞り、
曲げ加工によるため、アルミニウム合金材料は充分な伸
び（３５％目安）が要求される。そのため、材料強度の
低いアルミニウム合金を使わざるを得ず、強度的に不充
分になるとか、あるいは強度を鋼製先芯に匹敵するアル
ミニウム合金製先芯を得ようとするとその板厚を厚くす
る必要が生じ、結果的に軽量化効果が小さくなるという
問題があった。

【０００４】かといって、強度の高いアルミニウム合金
を使用しようとすると充分な伸びが得られず、プレスの
絞り、曲げ加工等により破断やクラック等が発生するこ
とになり、前記実開昭４７−２０４３７号公報に記載さ
れた発明のように焼入れ処理が必要となる。

【０００５】また、アルミニウム若しくはアルミニウム
合金は一般的に鋼に比べ耐食性に優れるが、過酷な作業
環境下で用いられる安全靴には充分な耐食性を有すると
は言えないものであり、この点も改良が望まれて問題と
なっている。本発明は、上記事情に鑑み表面処理を施す
ことによってアルミニウム合金の材質を問わず、かつ焼
入れ処理も必要とせず、強度の向上が図れると共に耐食
性の向上も図れる安全靴用先芯を提供することを第１の
目的とする。

【０００６】また、焼入れ処理も表面処理も施さなくて
も強度の向上が図れると共に耐食性の向上も図れる安全
靴用先芯を提供することを第２の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、本体がアルミニウム合金で形成され、か
つ該本体に表面処理が施されていることを特徴とする。
前記表面処理としては、硬質表面処理、ショットピーニ
ング、ショットブラスト、ドライホーニング及びバレル
加工等を挙げることができる。また、本発明は、爪先芯
成形後焼入れ処理を行わない５０００系アルミニウム合
金で形成されていることを特徴とする。前記５０００系
アルミニウム合金は、Ｍｇ量２％以上８．５％以下のも
のが好ましい。それは、Ｍｇ量が２％未満だと強度が低
く規格強度以下となり、８．５％以上だと強度は高くな
るが、加工性が低下し応力腐食割れを生じたり量産が不
可能となるからである。さらに前記本体の板厚はＪＩＳ
規格Ｌ級で１．２〜２．２ｍｍ、Ｓ級で１．６〜２．６
ｍｍ、Ｈ級で１．８〜３．０ｍｍであることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】表面処理によって強度及び耐食性が向上する。
例えば、硬質表面処理によって得られる硬質被膜又は硬
質メッキ層が強度を向上させると共に、耐食性をも向上
させる。

【０００９】５０００系アルミニウム合金で形成する
と、先芯成形後焼入れ処理及び表面処理をしなくても、
充分な強度と耐食性を有し、かつ成形性もよい。５００
０系アルミニウム合金は、Ｍｇ量が２％未満だと強度が
低くＪＩＳ規格強度を満足できず、８．５％以上だと強
度は高くなるが、加工性が低下し応力腐食割れを生じた
り量産が不可能となるから、Ｍｇ量が２％〜８．５％の
５０００系アルミニウム合金が好ましい。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面と共に説明
する。図１は本発明に係る一実施例の断面側面図、図２
は図１のＡ部拡大断面図である。

【００１１】図１及び図２において、１は先芯を示し、
本体２はアルミニウム合金３で形成されると共に、該本
体２には表面処理４が施されている。この表面処理２で
先芯１の強度や耐食性が向上される。前記表面処理４と
しては、硬質表面処理、ショットピーニング、ショット
ブラスト、ドライホーニング及びバレル加工等を挙げる
ことができる。

【００１２】次に、表面処理４として硬質表面処理（陽
極酸化法；例えば、アルマイト又はＮｉ−Ｐメッキ等の
硬質メッキ）を施した本発明品と硬質表面処理のないア
ルミニウム合金製の先芯である従来品とを、ＪＩＳＴ
８１０１記号Ｓで定める圧迫試験を行ったところ、表
１の通りであった。

【００１３】

【表１】

【００１４】この表１の通り、従来品である硬質表面処
理のないものは、ＪＩＳ規格の２２ｍｍ以上の強度を満
足していないのに対し、本発明品は規格をクリヤーして
おり、硬質表面処理を施すと強度が向上することが理解
できる。

【００１５】また、上記同様のサンプルを用い、耐食性
を評価するため塩水噴霧試験を実施した。その結果を表
２に示す。尚、表２において、○は腐食なし、△は一部
腐食、×は大部分腐食を示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】この表２から理解できる通り、硬質表面処
理のない従来品は１００時間で腐食が始まるが、本発明
品は４００時間でも腐食が認められず、顕著な耐食性の
向上が認められる。

【００１８】また、表面処理４として、冷間加工によっ
て加工硬化させる表面処理（ショットピーニング）と上
記硬質表面処理を組み合わせると、強度は更に向上す
る。即ち、アルミニウム合金製先芯の圧迫試験におい
て、硬質表面処理のみが２４〜２６ｍｍであるのに対
し、ショットピーニング＋硬質表面処理だと２６〜２８
ｍｍであった。

【００１９】また、アルミニウム合金として５０００系
アルミニウム合金で先芯１を形成すると、先芯成形後焼
入れ処理を行わなくても、充分な強度と耐食性が得られ
る。もちろん、前記のように表面処理を施したり、焼入
れをすれば強度及び耐食性は向上するが、５０００系ア
ルミニウム合金では、そのような処理をしなくてもクリ
アーできる。

【００２０】５０００系アルミニウム合金で形成し、成
形後に焼入れ処理も表面処理も施さない先芯の強度をＪ
ＩＳＴ８１０１記号Ｓで定める圧迫試験を試みたと
ころ、２４．５ｍｍであって規格の２２ｍｍ以上であっ
た。また、塩水噴霧テストを試みたところ発錆時間は１
００時間であった。因に、硬質表面処理を施すと強度は
２５．７ｍｍであり、発錆時間は４００時間であったの
で、強度及び耐食性は更に向上したが、表面処理をしな
くても充分な結果である。この実施品によれば、焼入れ
処理も表面処理も施さないので、加工性にすぐれ、かつ
安価に提供できる利点、及び従来品は焼入れ処理による
変形のため寸法精度が低下するが、本発明品は焼入れ処
理が不要のため寸法精度が良い。

【００２１】前記５０００系アルミニウム合金は、Ｍｇ
量２％以上８．５％以下のものが好ましい。それは、Ｍ
ｇ量が２％未満だと強度が低くＪＩＳ規格強度を満足で
きず、８．５％以上だと強度は高くなるが、加工性が低
下し応力腐食割れを生じたり量産が不可能となるからで
ある。

【００２２】表３はＭｇ量を異にした５０００系アルミ
ニウム合金の先芯成形加工性のテストをした結果であ
る。

【００２３】

【表３】

【００２４】また、表４はＭｇ量を異にした５０００系
アルミニウム合金で成形した先芯の強度を、ＪＩＳＴ
８１０１記号Ｓで定めた圧迫試験で試みた結果であ
る。先芯の板厚は２．０ｍｍとした。

【００２５】

【表４】

【００２６】上記表３及び表４の通りＭｇ量１％〜８％
まで成形は可能であったが、Ｍｇ量１％で耐力（ＭＰ
ａ）が４０であるし、強度が１９．２ｍｍ（表４）で規
格以下である。ところがＭｇ量２．５％になると耐力も
１００となり強度も２２．２ｍｍであり規格を満足す
る。従って、下限をＭｇ量２％以上とした。また、Ｍｇ
量８％であると強度は２５．１ｍｍと充分であるが、耐
力が１６０と高くなり成形の限界近くになっている。そ
こで上限をＭｇ量８．５％とした。

【００２７】次に耐食性評価としてＭｇ量５．６％のア
ルミニウム合金で成形した先芯を用いて塩水噴霧試験を
実施したところ、発錆は１００時間であり充分な耐食性
を示した。これに硬質表面処理を施すと発錆は４００時
間と耐食性は一層向上した。因に、鋼製の先芯で塗装し
たものは７２時間で発錆があった。

【００２８】更に、先芯本体の板厚は、ＪＩＳ規格Ｌ級
で１．２〜２．２ｍｍ、Ｓ級で１．６〜２．６ｍｍ、Ｈ
級で１．８〜３．０ｍｍが好ましい。それは、軽量化及
び材料の節約の面からすると板厚は薄いほどよいが、薄
過ぎると強度がＪＩＳ規格を満足できないから、薄くて
強度を満足できる下限の板厚は、Ｌ級で１．２ｍｍ、Ｓ
級で１．６ｍｍ、Ｈ級で１．８ｍｍであった。また、板
厚を厚くすれば強度は高くなるが、製品が重くなるの
で、上限はＬ級で２．２ｍｍ、Ｓ級で２．６ｍｍ、Ｈ級
で３．０ｍｍとした。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明によれ
ば次のような効果を奏する。 (1) 表面処理がされているので強度及び耐食性が向上
し、安全でかつ耐久性がよい。また、表面処理をすると
強度が向上するので、その分板厚を薄くできる（請求項
１）。 (2) ５０００系アルミニウム合金の先芯では、先芯成形
後焼入れ処理及び表面処理をしなくても、充分な強度と
耐食性を有する。焼入れ処理及び表面処理をしないの
で、加工性にすぐれ、かつ安価に提供できる（請求項
２）。 (3) 焼入れ処理すると、焼入れ処理による変形のため寸
法精度が低下するが、本発明は焼入れ処理しないので寸
法精度がよい（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面側面図である。

【図２】図１のＡ部拡大断面図である。

【符号の説明】

１先芯２本体３アルミニウム合金４表面処理

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体がアルミニウム合金で形成され、か
つ該本体に表面処理が施されていることを特徴とする安
全靴用先芯。
【請求項２】前記表面処理は、硬質表面処理、ショッ
トピーニング、ショットブラスト、ドライホーニング及
びバレル加工の１つあるいは併用である請求項１記載の
安全靴用先芯。
【請求項３】先芯成形後焼入れ処理を行わない５００
０系アルミニウム合金で形成されていることを特徴とす
る安全靴用先芯。
【請求項４】前記５０００系アルミニウム合金は、Ｍ
ｇ量２％以上、８．５％以下のものである請求項３記載
の安全靴用先芯。
【請求項５】前記本体の板厚は、ＪＩＳ規格Ｌ級で
１．２〜２．２ｍｍ、Ｓ級で１．６〜２．６ｍｍ、Ｈ級
で１．８〜３．０ｍｍである請求項１および３記載の安
全靴用先芯。