JPH08134545A - コイルばねの製造方法及び高靭性・高抗張力コイルばね - Google Patents
コイルばねの製造方法及び高靭性・高抗張力コイルばねInfo
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- JPH08134545A JPH08134545A JP30164294A JP30164294A JPH08134545A JP H08134545 A JPH08134545 A JP H08134545A JP 30164294 A JP30164294 A JP 30164294A JP 30164294 A JP30164294 A JP 30164294A JP H08134545 A JPH08134545 A JP H08134545A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大素線径の高強度・高靭性の軽量・安価なコ
イルばねの製造方法を提供する。 【構成】 高周波誘導加熱又は直接通電加熱により５０
℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で加熱し、１１００℃以下の
オーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以下の短時間の
保持後、急速冷却して焼入れした後、高周波誘導加熱な
どにより前記加熱速度で加熱して４００〜７００℃の温
度範囲に６０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急冷して焼
戻しを行う第１熱処理工程と、この第１熱処理を施した
線材をコイルばねに成型する成型工程と、この成型した
コイルばねを第１熱処理の焼戻し温度より低い温度で低
温焼なましを施す低温焼なまし工程と、この低温焼なま
ししたコイルばねを高周波誘導加熱などにより３０℃／
ｓｅｃ以上の加熱速度で加熱し、１０００℃以下のオー
ステナイト領域の温度に１２０ｓｅｃ以下の短時間の保
持後、急冷して焼入れした後、３００〜６００℃の温度
範囲で焼戻しを行う第２熱処理工程とを有するコイルば
ね。
イルばねの製造方法を提供する。 【構成】 高周波誘導加熱又は直接通電加熱により５０
℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で加熱し、１１００℃以下の
オーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以下の短時間の
保持後、急速冷却して焼入れした後、高周波誘導加熱な
どにより前記加熱速度で加熱して４００〜７００℃の温
度範囲に６０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急冷して焼
戻しを行う第１熱処理工程と、この第１熱処理を施した
線材をコイルばねに成型する成型工程と、この成型した
コイルばねを第１熱処理の焼戻し温度より低い温度で低
温焼なましを施す低温焼なまし工程と、この低温焼なま
ししたコイルばねを高周波誘導加熱などにより３０℃／
ｓｅｃ以上の加熱速度で加熱し、１０００℃以下のオー
ステナイト領域の温度に１２０ｓｅｃ以下の短時間の保
持後、急冷して焼入れした後、３００〜６００℃の温度
範囲で焼戻しを行う第２熱処理工程とを有するコイルば
ね。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二輪車・自動車用サス
ペンション、シャッタ、その他一般産業機械等に用いら
れる高靭性・高抗張力コイルばねに関する。
ペンション、シャッタ、その他一般産業機械等に用いら
れる高靭性・高抗張力コイルばねに関する。
【０００２】
【従来の技術】コイルばねの製造方法には、熱間成型法
と冷間成型法がある。熱間成型法は、一般に炉加熱によ
り長時間加熱されるため脱炭が生じやすく、かつ熱間の
材料強度が低いため表面傷がつきやすいなどの欠点があ
り、その欠点の少ない冷間成型法が望ましい。しかし、
素材の径が大きく強度が高い場合にはコイルばね形状へ
の冷間成型は困難であるという問題点がある。また、い
ずれの製造方法によってもコイル成型後に焼入熱処理を
行う場合、熱処理歪みによりコイルの変形が生じ易く焼
入れ後に歪み矯正工程が必要となるが、高強度の大径素
線のコイルばねでは焼入れ後の矯正が困難であるという
問題点があった。かかる問題点を改善した冷間成型コイ
ルばねの製造法として、特公昭５６−１３５６８号公報
において、高周波誘導加熱による急速加熱の特徴を生か
した高強度高靭性を有し冷間加工性の高い高周波焼入れ
焼戻し線材と、この線材を用いてコイルばね成型してす
ぐれた耐疲労・耐へたり性を持つコイルばねの製造方法
が提案された。
と冷間成型法がある。熱間成型法は、一般に炉加熱によ
り長時間加熱されるため脱炭が生じやすく、かつ熱間の
材料強度が低いため表面傷がつきやすいなどの欠点があ
り、その欠点の少ない冷間成型法が望ましい。しかし、
素材の径が大きく強度が高い場合にはコイルばね形状へ
の冷間成型は困難であるという問題点がある。また、い
ずれの製造方法によってもコイル成型後に焼入熱処理を
行う場合、熱処理歪みによりコイルの変形が生じ易く焼
入れ後に歪み矯正工程が必要となるが、高強度の大径素
線のコイルばねでは焼入れ後の矯正が困難であるという
問題点があった。かかる問題点を改善した冷間成型コイ
ルばねの製造法として、特公昭５６−１３５６８号公報
において、高周波誘導加熱による急速加熱の特徴を生か
した高強度高靭性を有し冷間加工性の高い高周波焼入れ
焼戻し線材と、この線材を用いてコイルばね成型してす
ぐれた耐疲労・耐へたり性を持つコイルばねの製造方法
が提案された。
【０００３】しかしながら、強度の高い大径の素線のコ
イルばねや、口径比が小さく曲率半径の小さいコイルば
ねの冷間コイル成型はなお困難であるという問題点があ
った。一方、大径高強度コイルばねが要求される車両用
サスペンションばねなどでは、軽量化の要請等により一
層高強度で安価なばねが要求されるようになっている。
イルばねや、口径比が小さく曲率半径の小さいコイルば
ねの冷間コイル成型はなお困難であるという問題点があ
った。一方、大径高強度コイルばねが要求される車両用
サスペンションばねなどでは、軽量化の要請等により一
層高強度で安価なばねが要求されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高周
波誘導加熱等を用いた短時間加熱による焼入・焼戻しに
よれば通常炉の熱処理よりも微細組織が得られ高靭性が
得られる高周波誘導加熱の特徴を生かし、大径の高強度
のコイルばねの冷間成型を容易にし、かつコイルばね焼
き入れ後の変形を少なくして変形矯正工程を軽減するこ
とにより、軽量・安価な大径の高強度・高靭性のコイル
ばねとその製造方法を提供することを目的とする。
波誘導加熱等を用いた短時間加熱による焼入・焼戻しに
よれば通常炉の熱処理よりも微細組織が得られ高靭性が
得られる高周波誘導加熱の特徴を生かし、大径の高強度
のコイルばねの冷間成型を容易にし、かつコイルばね焼
き入れ後の変形を少なくして変形矯正工程を軽減するこ
とにより、軽量・安価な大径の高強度・高靭性のコイル
ばねとその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の高靭性・高抗張力コイルばねの製造方法は、
焼入可能な鋼線材を高周波誘導加熱又は直接通電加熱に
より５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１１
００℃以下のオーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以
下の短時間の保持後、急速冷却して焼入れした後、高周
波誘導加熱又は直接通電加熱により前記加熱速度で急速
加熱して４００〜７００℃の温度範囲に６０ｓｅｃ以下
の短時間の保持後、急速冷却して焼戻しを行う第１熱処
理工程と、この第１熱処理を施した線材を室温において
コイルばねに成型する成型工程と、この成型したコイル
ばねを第１熱処理の焼戻し温度より低い温度で低温焼な
ましを施す低温焼なまし工程と、この低温焼なましした
コイルばねを高周波誘導加熱又は直接通電加熱により３
０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１０００℃
以下のオーステナイト領域の温度に１２０ｓｅｃ以下の
短時間の保持後、急速冷却して焼入れした後、３００〜
６００℃の温度範囲で加熱保持して焼戻しを行う第２熱
処理工程とを有するものである。
に本発明の高靭性・高抗張力コイルばねの製造方法は、
焼入可能な鋼線材を高周波誘導加熱又は直接通電加熱に
より５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１１
００℃以下のオーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以
下の短時間の保持後、急速冷却して焼入れした後、高周
波誘導加熱又は直接通電加熱により前記加熱速度で急速
加熱して４００〜７００℃の温度範囲に６０ｓｅｃ以下
の短時間の保持後、急速冷却して焼戻しを行う第１熱処
理工程と、この第１熱処理を施した線材を室温において
コイルばねに成型する成型工程と、この成型したコイル
ばねを第１熱処理の焼戻し温度より低い温度で低温焼な
ましを施す低温焼なまし工程と、この低温焼なましした
コイルばねを高周波誘導加熱又は直接通電加熱により３
０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１０００℃
以下のオーステナイト領域の温度に１２０ｓｅｃ以下の
短時間の保持後、急速冷却して焼入れした後、３００〜
６００℃の温度範囲で加熱保持して焼戻しを行う第２熱
処理工程とを有するものである。
【０００６】また、上記目的を達成するために本発明の
高靭性・高抗張力コイルばねの製造方法は、焼入可能な
鋼線材を高周波誘導加熱又は直接通電加熱により５０℃
／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１１００℃以下
のオーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以下の短時間
の保持後、急速冷却して焼入れした後、高周波誘導加熱
又は直接通電加熱により前記加熱速度で急速加熱して４
００〜７００℃の温度範囲に６０ｓｅｃ以下の短時間の
保持後、急速冷却して焼戻しを行う第１熱処理工程と、
この第１熱処理を施した線材を１５０℃以上で前記第１
熱処理工程の焼戻し温度より低い温度においてコイルば
ねに温間成型する成型工程と、この成型したコイルばね
を高周波誘導加熱又は直接通電加熱により３０℃／ｓｅ
ｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１０００℃以下のオー
ステナイト領域の温度に１２０ｓｅｃ以下の短時間の保
持後、急速冷却して焼入れした後、３００〜６００℃の
温度範囲で加熱保持して焼戻しを行う第２熱処理工程と
によってもよい。
高靭性・高抗張力コイルばねの製造方法は、焼入可能な
鋼線材を高周波誘導加熱又は直接通電加熱により５０℃
／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１１００℃以下
のオーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以下の短時間
の保持後、急速冷却して焼入れした後、高周波誘導加熱
又は直接通電加熱により前記加熱速度で急速加熱して４
００〜７００℃の温度範囲に６０ｓｅｃ以下の短時間の
保持後、急速冷却して焼戻しを行う第１熱処理工程と、
この第１熱処理を施した線材を１５０℃以上で前記第１
熱処理工程の焼戻し温度より低い温度においてコイルば
ねに温間成型する成型工程と、この成型したコイルばね
を高周波誘導加熱又は直接通電加熱により３０℃／ｓｅ
ｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１０００℃以下のオー
ステナイト領域の温度に１２０ｓｅｃ以下の短時間の保
持後、急速冷却して焼入れした後、３００〜６００℃の
温度範囲で加熱保持して焼戻しを行う第２熱処理工程と
によってもよい。
【０００７】上記目的を達成するために本発明の高靭性
・高抗張力コイルばねは、前記工程により製造されるも
のであり、前記第１熱処理を施した線材は、１３０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の引張強さを
有し、第２熱処理を施したコイルばねは１５０ｋｇｆ／
ｍｍ2 〜２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さを有すること
が望ましい。
・高抗張力コイルばねは、前記工程により製造されるも
のであり、前記第１熱処理を施した線材は、１３０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の引張強さを
有し、第２熱処理を施したコイルばねは１５０ｋｇｆ／
ｍｍ2 〜２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さを有すること
が望ましい。
【０００８】
【作用】鋼線材を高周波誘導加熱又は直接通電加熱によ
り５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１１０
０℃以下のオーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以下
の短時間の保持後、急速冷却して焼入れした後、高周波
誘導加熱又は直接通電加熱により前記加熱速度で急速加
熱して４００〜７００℃の温度範囲に６０ｓｅｃ以下の
短時間の保持後、急速冷却して焼戻しを行う第１熱処理
を施すことにより、１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の引張強
さの高強度でかつ靭性が高く、次工程のコイルばね冷間
成型における冷間加工性の良好な素線が得られる。これ
は高周波加熱などの急速加熱・短時間保持後急冷する焼
入れ熱処理により、通常炉の熱処理に比し組織が微細で
高靭性が得られるという既知の事実に加え、さらに急速
加熱・短時間保持の焼戻し熱処理により一層冷間加工性
が向上するという特公昭５６−１３５６８号公報におい
て開示された事実によるものである。
り５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱し、１１０
０℃以下のオーステナイト領域の温度に６０ｓｅｃ以下
の短時間の保持後、急速冷却して焼入れした後、高周波
誘導加熱又は直接通電加熱により前記加熱速度で急速加
熱して４００〜７００℃の温度範囲に６０ｓｅｃ以下の
短時間の保持後、急速冷却して焼戻しを行う第１熱処理
を施すことにより、１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の引張強
さの高強度でかつ靭性が高く、次工程のコイルばね冷間
成型における冷間加工性の良好な素線が得られる。これ
は高周波加熱などの急速加熱・短時間保持後急冷する焼
入れ熱処理により、通常炉の熱処理に比し組織が微細で
高靭性が得られるという既知の事実に加え、さらに急速
加熱・短時間保持の焼戻し熱処理により一層冷間加工性
が向上するという特公昭５６−１３５６８号公報におい
て開示された事実によるものである。
【０００９】この第１熱処理を施した線材をコイルばね
に成型加工する。このコイルばね成型加工は室温の冷間
加工が簡便であるが、素線径が大きくて常温強度が高く
なり冷間加工の困難な場合は、１５０℃以上の第１熱処
理の焼戻し温度より低い温度で温間加工することができ
る。第１熱処理の焼戻し温度より低い温度で成型加工す
るのは、素線の強度を低下させないためであり、１５０
℃以上の加工温度であれば後述するコイルばね成型加工
後の低温歪取り焼なましを省略できる利点があるからで
ある。この第１熱処理を施した線材は１３０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の引張強さが望まし
い。これは、１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下では第２熱処理
後の変形減少の効果が十分に発揮できず、１５０ｋｇｆ
／ｍｍ2以上では剛性が高すぎて冷間コイル成型が困難
となるからである。即ち、１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 〜１５
０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さの範囲の第１熱処理を施し
た素線であれば、前述のごとく冷間加工性が良好で１４
ｍｍ径以上の太径の素線でも冷間コイル成型が可能で、
第２熱処理後に高い性能のコイルバネが得られる。
に成型加工する。このコイルばね成型加工は室温の冷間
加工が簡便であるが、素線径が大きくて常温強度が高く
なり冷間加工の困難な場合は、１５０℃以上の第１熱処
理の焼戻し温度より低い温度で温間加工することができ
る。第１熱処理の焼戻し温度より低い温度で成型加工す
るのは、素線の強度を低下させないためであり、１５０
℃以上の加工温度であれば後述するコイルばね成型加工
後の低温歪取り焼なましを省略できる利点があるからで
ある。この第１熱処理を施した線材は１３０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の引張強さが望まし
い。これは、１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下では第２熱処理
後の変形減少の効果が十分に発揮できず、１５０ｋｇｆ
／ｍｍ2以上では剛性が高すぎて冷間コイル成型が困難
となるからである。即ち、１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 〜１５
０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さの範囲の第１熱処理を施し
た素線であれば、前述のごとく冷間加工性が良好で１４
ｍｍ径以上の太径の素線でも冷間コイル成型が可能で、
第２熱処理後に高い性能のコイルバネが得られる。
【００１０】この冷間成型したコイルばねを第１熱処理
の焼戻し温度より低い温度で低温焼なましを施す。第１
熱処理の焼戻し温度より低い温度の焼なましであればコ
イル素線の強度を低下させることがないからであるが、
冷間成型の加工歪みを除去するには焼なまし温度は３０
０℃以上であることが望ましい。即ち、この低温焼なま
しによりコイルばね冷間成型による加工歪みが除去さ
れ、成型後の焼入れにおけるコイルの変形が減少され、
通常の引抜き素材を冷間成型後に焼入れした場合には必
要となる熱処理後のコイルの歪取り矯正の工程を省くこ
とができる。前述した１５０℃以上の第１熱処理の焼戻
し温度より低い温度の温間加工の場合は加工歪みが減少
されるのでこの低温焼なましを省略しても良い。
の焼戻し温度より低い温度で低温焼なましを施す。第１
熱処理の焼戻し温度より低い温度の焼なましであればコ
イル素線の強度を低下させることがないからであるが、
冷間成型の加工歪みを除去するには焼なまし温度は３０
０℃以上であることが望ましい。即ち、この低温焼なま
しによりコイルばね冷間成型による加工歪みが除去さ
れ、成型後の焼入れにおけるコイルの変形が減少され、
通常の引抜き素材を冷間成型後に焼入れした場合には必
要となる熱処理後のコイルの歪取り矯正の工程を省くこ
とができる。前述した１５０℃以上の第１熱処理の焼戻
し温度より低い温度の温間加工の場合は加工歪みが減少
されるのでこの低温焼なましを省略しても良い。
【００１１】上記の低温焼なまししたコイルばねを、高
周波誘導加熱などにより３０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度
で１０００℃以下のオーステナイト領域の温度に急速加
熱し、１２０ｓｅｃ以下の短時間保持して急速冷却して
焼入れした後、所要の焼戻し硬さが得られるように３０
０〜６００℃の温度を選択して焼戻しを行う第２熱処理
を施す。このように第１熱処理後に冷間成型して、成型
後に第２熱処理を行う２段熱処理が施された１５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上の高強度のコイルばねは、引抜のままの
素材をコイルばね成型して、成型後に通常の焼入・焼戻
しの熱処理を行う製造方法に比して、焼入時のコイルば
ねの変形が少なく、熱処理後のコイルの変形矯正の工程
を省くことができ原価が低減できる。また、通常の冷間
・熱間成型によるものより組織が微細で耐久性の高いコ
イルばねが得られる。
周波誘導加熱などにより３０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度
で１０００℃以下のオーステナイト領域の温度に急速加
熱し、１２０ｓｅｃ以下の短時間保持して急速冷却して
焼入れした後、所要の焼戻し硬さが得られるように３０
０〜６００℃の温度を選択して焼戻しを行う第２熱処理
を施す。このように第１熱処理後に冷間成型して、成型
後に第２熱処理を行う２段熱処理が施された１５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以上の高強度のコイルばねは、引抜のままの
素材をコイルばね成型して、成型後に通常の焼入・焼戻
しの熱処理を行う製造方法に比して、焼入時のコイルば
ねの変形が少なく、熱処理後のコイルの変形矯正の工程
を省くことができ原価が低減できる。また、通常の冷間
・熱間成型によるものより組織が微細で耐久性の高いコ
イルばねが得られる。
【００１２】第２熱処理を施したコイルばね材が１５０
ｋｇｆ／ｍｍ2 〜２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さが望
ましいのは、１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下のコイルばねは
コイル成型後に熱処理しなくても、１５０ｋｇｆ／ｍｍ
2 の高周波焼入・焼戻し線材（例えば高周波熱錬株式会
社登録商標ＩＴＷ）を使用して冷間成型が可能だからで
ある。また、２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 を上限としたのは、
これ以上では靭性が低下するからである。
ｋｇｆ／ｍｍ2 〜２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さが望
ましいのは、１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下のコイルばねは
コイル成型後に熱処理しなくても、１５０ｋｇｆ／ｍｍ
2 の高周波焼入・焼戻し線材（例えば高周波熱錬株式会
社登録商標ＩＴＷ）を使用して冷間成型が可能だからで
ある。また、２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 を上限としたのは、
これ以上では靭性が低下するからである。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を一実施例について具体的に説
明する。本発明のコイルばねは図１及び表１に示す工程
で作成した。
明する。本発明のコイルばねは図１及び表１に示す工程
で作成した。
【００１４】
【表１】
【００１５】即ち、図１及び表１に示すように、まず素
材は第１熱処理工程で高周波誘導加熱により９８０℃ま
で急速加熱し、３０秒間保持の後水冷して焼入し、連続
して高周波誘導加熱により６４０〜７３０℃まで急速加
熱後、３０秒間保持して水冷して焼戻し処理を行いコイ
ル素線を作成した。次にコイルばね成型工程において、
この調質された素線をコイルばね成型機を用いて冷間で
所定のコイルばね形状にコイル成型した。この成型され
たコイルばねは、低温焼きなまし工程で、電気炉を用い
て詳細を後述する第１熱処理の焼戻し温度より低い焼き
なまし温度に加熱・保持後冷却して低温焼なましを行っ
た。
材は第１熱処理工程で高周波誘導加熱により９８０℃ま
で急速加熱し、３０秒間保持の後水冷して焼入し、連続
して高周波誘導加熱により６４０〜７３０℃まで急速加
熱後、３０秒間保持して水冷して焼戻し処理を行いコイ
ル素線を作成した。次にコイルばね成型工程において、
この調質された素線をコイルばね成型機を用いて冷間で
所定のコイルばね形状にコイル成型した。この成型され
たコイルばねは、低温焼きなまし工程で、電気炉を用い
て詳細を後述する第１熱処理の焼戻し温度より低い焼き
なまし温度に加熱・保持後冷却して低温焼なましを行っ
た。
【００１６】次に第２熱処理工程において、低温焼なま
しされたコイルばねを高周波誘導加熱により９８０℃ま
で６５秒で急速加熱して、３０秒間保持後急冷して焼き
入れした後、電気炉を用いて４２０℃で４０分間保持急
冷して焼戻し処理を行った。この第２熱処理を施された
コイルばねは、仕上げ工程において端面研削、ショット
ピーニング、セッティングを施しコイルばね成品になっ
た。
しされたコイルばねを高周波誘導加熱により９８０℃ま
で６５秒で急速加熱して、３０秒間保持後急冷して焼き
入れした後、電気炉を用いて４２０℃で４０分間保持急
冷して焼戻し処理を行った。この第２熱処理を施された
コイルばねは、仕上げ工程において端面研削、ショット
ピーニング、セッティングを施しコイルばね成品になっ
た。
【００１７】以下にさらに具体的に本発明の実施例につ
いて説明する。第１の実施例の供試ばね材質は表２に示
す成分のＳＡＥ９２５４の１７ｍｍ径の素材を用い、前
述した表１に示す条件で供試コイルばねを作成した。
いて説明する。第１の実施例の供試ばね材質は表２に示
す成分のＳＡＥ９２５４の１７ｍｍ径の素材を用い、前
述した表１に示す条件で供試コイルばねを作成した。
【００１８】
【表２】
【００１９】即ち、本発明のコイル素線として、表１に
示す条件で製造した１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 （１３０調質
材Ｂ）及び１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 （１５０調質材Ｃ）に
熱処理した２種類の調質材素線と、比較材として、引き
抜きのままの１１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の素線（引抜材Ａ）
とを使用し、自動コイルばね成型機を用いて冷間成型に
より次の仕様のコイルばねを作製した。 このコイルバネ形状を図２に示す。
示す条件で製造した１３０ｋｇｆ／ｍｍ2 （１３０調質
材Ｂ）及び１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 （１５０調質材Ｃ）に
熱処理した２種類の調質材素線と、比較材として、引き
抜きのままの１１０ｋｇｆ／ｍｍ2 の素線（引抜材Ａ）
とを使用し、自動コイルばね成型機を用いて冷間成型に
より次の仕様のコイルばねを作製した。 このコイルバネ形状を図２に示す。
【００２０】前記３種類の強度の素線（以下、引抜材
Ａ、１３０調質材Ｂ、１５０調質材Ｃという）から成型
したコイルばねを表１に示すように、それぞれについて
低温焼なましを行わないものと、４００℃×４０分、及
び５００℃×４０分の低温焼なましを行ったものの３条
件のコイルばねを作成した。このコイルばねを、横置き
した状態で高周波誘導加熱により９８０℃まで加熱して
急冷し焼入した。その後、電気炉を用い４２０℃×４０
分加熱後冷却して焼戻しした。このときの機械的性質は
表１に示すように、いずれも引張り強さ：１８１４Ｎ／
ｍｍ2 （１８５ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が得られた。
Ａ、１３０調質材Ｂ、１５０調質材Ｃという）から成型
したコイルばねを表１に示すように、それぞれについて
低温焼なましを行わないものと、４００℃×４０分、及
び５００℃×４０分の低温焼なましを行ったものの３条
件のコイルばねを作成した。このコイルばねを、横置き
した状態で高周波誘導加熱により９８０℃まで加熱して
急冷し焼入した。その後、電気炉を用い４２０℃×４０
分加熱後冷却して焼戻しした。このときの機械的性質は
表１に示すように、いずれも引張り強さ：１８１４Ｎ／
ｍｍ2 （１８５ｋｇｆ／ｍｍ2 ）が得られた。
【００２１】前記の冷間成型加工後の高周波焼入前と焼
入後のコイルばねの寸法変化を測定した。その結果を図
３及び図４に示す。図の結果を要約すると、以下のよう
になる。
入後のコイルばねの寸法変化を測定した。その結果を図
３及び図４に示す。図の結果を要約すると、以下のよう
になる。
【００２２】図３のコイル外径の変化は、引抜材Ａは低
温焼きなましの有無に拘らず外径が約１ｍｍ大きくな
る。１３０調質材Ｂ及び１５０調質材Ｃは、低温焼きな
ましなしの場合は外径が約１．３ｍｍ小さくなるが、４
００℃及び５００℃の低温焼なましを行ったものはいず
れの焼なまし温度でも外形変化は少なくほぼ０．３ｍｍ
以下になった。
温焼きなましの有無に拘らず外径が約１ｍｍ大きくな
る。１３０調質材Ｂ及び１５０調質材Ｃは、低温焼きな
ましなしの場合は外径が約１．３ｍｍ小さくなるが、４
００℃及び５００℃の低温焼なましを行ったものはいず
れの焼なまし温度でも外形変化は少なくほぼ０．３ｍｍ
以下になった。
【００２３】図４の自由高さの変化は、引抜材Ａは焼入
後の高さの変化が大きく、低温焼きなましの有無に拘ら
ず約５ｍｍ減少しその変動も大きい。１３０調質材Ｂ
は、低温焼なまし温度の高い方が変化が少ないが、４０
０℃の低温焼なましでも変化量の値は０．５〜１．５ｍ
ｍ程度である。１５０調質材Ｃは、低温焼なましの有無
に関係なく変化量は約０．１ｍｍと非常に少ない。
後の高さの変化が大きく、低温焼きなましの有無に拘ら
ず約５ｍｍ減少しその変動も大きい。１３０調質材Ｂ
は、低温焼なまし温度の高い方が変化が少ないが、４０
０℃の低温焼なましでも変化量の値は０．５〜１．５ｍ
ｍ程度である。１５０調質材Ｃは、低温焼なましの有無
に関係なく変化量は約０．１ｍｍと非常に少ない。
【００２４】前記表１に示す１３０調質材Ｂから製造し
た図２に示すの形状の強度１８１４Ｎ／ｍｍ2 （１８５
ｋｇｆ／ｍｍ2 ）のコイルばねを端面研削した後、下記
条件でコイルばね疲労試験を行った。 試験条件 試験機：定ひずみ型疲労試験機 繰返数：５Ｈｚ 試験条件：τ＝５８８±４９０Ｎ／ｍｍ2 （６５±５０
ｋｇｆ／ｍｍ2 ） 試験本数：５本 ５本の試験片は、すべて３０万回で折損せず、その耐疲
労値は少なくとも他の製法によるコイルばねと同様又は
それ以上であることが認められた。
た図２に示すの形状の強度１８１４Ｎ／ｍｍ2 （１８５
ｋｇｆ／ｍｍ2 ）のコイルばねを端面研削した後、下記
条件でコイルばね疲労試験を行った。 試験条件 試験機：定ひずみ型疲労試験機 繰返数：５Ｈｚ 試験条件：τ＝５８８±４９０Ｎ／ｍｍ2 （６５±５０
ｋｇｆ／ｍｍ2 ） 試験本数：５本 ５本の試験片は、すべて３０万回で折損せず、その耐疲
労値は少なくとも他の製法によるコイルばねと同様又は
それ以上であることが認められた。
【００２５】前記第１の実施例は円筒型コイルばねにつ
いて寸法変化を実験したが、第２の実施例として、焼入
れで変形しやすい、たる型ばねについて実験した。その
条件は下記の通りである。 使用素線 材質： ＳＡＥ９２５４ 線径： １７．０ｍｍ 引張り強さ：１２７０Ｎ／ｍｍ2 （１２９．５ｋｇｆ／
ｍｍ2 ） 第１の実施例と同様の方法により第１熱処理した調質材 たる型コイルばね形状（図６に示す） コイル最小内径：５３．０ｍｍ コイル最大外径：１５０．０ｍｍ 総巻数：４．８巻 自由高さ：２０７ｍｍ 低温焼なまし条件：４００℃×４０ｍｉｎ 第２熱処理：焼入れ；高周波誘導加熱；加熱温度：９２
５℃ 保持時間：６０ｓｅｃ．後、急冷 焼戻し；電気炉加熱；４００℃×４０ｍｉｎ 硬さ：ＨＲＣ ５２ 引張り強さ：１９１０Ｎ／ｍｍ2 （１９４．８ｋｇｆ／
ｍｍ2 ）
いて寸法変化を実験したが、第２の実施例として、焼入
れで変形しやすい、たる型ばねについて実験した。その
条件は下記の通りである。 使用素線 材質： ＳＡＥ９２５４ 線径： １７．０ｍｍ 引張り強さ：１２７０Ｎ／ｍｍ2 （１２９．５ｋｇｆ／
ｍｍ2 ） 第１の実施例と同様の方法により第１熱処理した調質材 たる型コイルばね形状（図６に示す） コイル最小内径：５３．０ｍｍ コイル最大外径：１５０．０ｍｍ 総巻数：４．８巻 自由高さ：２０７ｍｍ 低温焼なまし条件：４００℃×４０ｍｉｎ 第２熱処理：焼入れ；高周波誘導加熱；加熱温度：９２
５℃ 保持時間：６０ｓｅｃ．後、急冷 焼戻し；電気炉加熱；４００℃×４０ｍｉｎ 硬さ：ＨＲＣ ５２ 引張り強さ：１９１０Ｎ／ｍｍ2 （１９４．８ｋｇｆ／
ｍｍ2 ）
【００２６】この、たる型コイルばねの高周波焼入の前
後の寸法変化を表３に示す。その結果は、焼入れ後に最
大内・外径とも平均で０．２２ｍｍ減少し、自由高さの
変化も１．１６ｍｍ減少したのみで焼入れによる変化が
少なく、従来の引き抜き材から冷間または熱間コイル成
型後に熱処理したコイルばねに比し大幅に変形が低減さ
れ熱処理後の変形矯正工程が大幅に軽減できた。
後の寸法変化を表３に示す。その結果は、焼入れ後に最
大内・外径とも平均で０．２２ｍｍ減少し、自由高さの
変化も１．１６ｍｍ減少したのみで焼入れによる変化が
少なく、従来の引き抜き材から冷間または熱間コイル成
型後に熱処理したコイルばねに比し大幅に変形が低減さ
れ熱処理後の変形矯正工程が大幅に軽減できた。
【００２７】
【表３】
【００２８】上記のたる型コイルばねを下記条件でコイ
ルばね疲労試験を行った。 試験条件 試験機：定ひずみ型疲労試験機 繰返数：５Ｈｚ 試験条件：τ＝７３５±４４１Ｎ／ｍｍ2 （８１±４５
ｋｇｆ／ｍｍ2 ） 試験本数：８本 ５本の試験片は、すべて５０万回で折損せず、その耐疲
労値は少なくとも他の製法によるコイルばねと同様又は
それ以上であることが認められた。
ルばね疲労試験を行った。 試験条件 試験機：定ひずみ型疲労試験機 繰返数：５Ｈｚ 試験条件：τ＝７３５±４４１Ｎ／ｍｍ2 （８１±４５
ｋｇｆ／ｍｍ2 ） 試験本数：８本 ５本の試験片は、すべて５０万回で折損せず、その耐疲
労値は少なくとも他の製法によるコイルばねと同様又は
それ以上であることが認められた。
【００２９】上記の試験結果から、引抜きのままの引抜
材Ａからコイルばねに成型したばねよりも、１３０調質
材Ｂ、及び１５０調質材Ｃの調質後に成型したコイルば
ねのほうが焼入れ後の変形が少ないことが見出だされ
た。また変形しやすいたる型ばねについても同様の結果
が得られた。通常コイルばねは、熱処理後に熱処理変形
を修正する矯正工程がとられるが、ばねの強度が高くな
るとこの矯正は困難であり、とくに１５０ｋｇｆ／ｍｍ
2 以上の高強度ばねでは、冷間の矯正は極めて困難であ
る。本発明によれば、前述のように焼入れによる変形が
非常に少ないので、熱処理後の変形を修正する矯正工程
が簡単になるか、または不要になるという利点があり、
とくに剛性の大きい高強度のばねや変形が大きく矯正が
困難なたる型コイルばねなどでこの利点が大きい。
材Ａからコイルばねに成型したばねよりも、１３０調質
材Ｂ、及び１５０調質材Ｃの調質後に成型したコイルば
ねのほうが焼入れ後の変形が少ないことが見出だされ
た。また変形しやすいたる型ばねについても同様の結果
が得られた。通常コイルばねは、熱処理後に熱処理変形
を修正する矯正工程がとられるが、ばねの強度が高くな
るとこの矯正は困難であり、とくに１５０ｋｇｆ／ｍｍ
2 以上の高強度ばねでは、冷間の矯正は極めて困難であ
る。本発明によれば、前述のように焼入れによる変形が
非常に少ないので、熱処理後の変形を修正する矯正工程
が簡単になるか、または不要になるという利点があり、
とくに剛性の大きい高強度のばねや変形が大きく矯正が
困難なたる型コイルばねなどでこの利点が大きい。
【００３０】上述したように、本発明のコイルばねは、
引抜材を成型後に熱処理する従来工程に比し熱処理によ
る変形が少なく、高強度では困難である熱処理後の矯正
を省略または簡単にすることができ、かつコイルばね成
型後に炉加熱により熱処理を行う従来の製造方法よりも
表面脱炭が少なく耐疲労性が向上する。これにより、高
強度・高靭性のコイルばねの製造コストを低減し、性能
の高い信頼性あるコイルばねが得られる。
引抜材を成型後に熱処理する従来工程に比し熱処理によ
る変形が少なく、高強度では困難である熱処理後の矯正
を省略または簡単にすることができ、かつコイルばね成
型後に炉加熱により熱処理を行う従来の製造方法よりも
表面脱炭が少なく耐疲労性が向上する。これにより、高
強度・高靭性のコイルばねの製造コストを低減し、性能
の高い信頼性あるコイルばねが得られる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高強度・
高靭性コイルばねの製造方法によれば、コイルばねの熱
処理後の矯正が省略できるので、従来方法では工数のか
かる高強度高靭性のコイルばねが冷間成型により製造で
き原価低減される。これにより重車両用の大径・高強度
のコイルばねの製造が容易になり、高性能の自動車のサ
スペンションばねなどのばね寸法を縮減できて軽量化が
可能になり、省エネルギが達成される。
高靭性コイルばねの製造方法によれば、コイルばねの熱
処理後の矯正が省略できるので、従来方法では工数のか
かる高強度高靭性のコイルばねが冷間成型により製造で
き原価低減される。これにより重車両用の大径・高強度
のコイルばねの製造が容易になり、高性能の自動車のサ
スペンションばねなどのばね寸法を縮減できて軽量化が
可能になり、省エネルギが達成される。
【図１】本発明実施例のコイルばねの製造工程を図示し
た図である。
た図である。
【図２】本発明第１実施例のコイルばねの外観寸法図で
ある。
ある。
【図３】本発明第１実施例のコイルばねの焼入れによる
外径変化を示す図である。
外径変化を示す図である。
【図４】本発明第１実施例のコイルばねの焼入れによる
自由高さの変化を示す図である。
自由高さの変化を示す図である。
【図５】本発明第２実施例のたる型コイルばねの外観寸
法図である。
法図である。
１ コイルばね ２ たる型コイルばね
Claims (4)
- 【請求項１】 焼入可能な鋼線材を高周波誘導加熱又は
直接通電加熱により５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急
速加熱し、１１００℃以下のオーステナイト領域の温度
に６０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急速冷却して焼入
れした後、高周波誘導加熱又は直接通電加熱により前記
加熱速度で急速加熱して４００〜７００℃の温度範囲に
６０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急速冷却して焼戻し
を行う第１熱処理工程と、この第１熱処理を施した線材
を室温においてコイルばねに成型する成型工程と、この
成型したコイルばねを第１熱処理の焼戻し温度より低い
温度で低温焼なましを施す低温焼なまし工程と、この低
温焼なまししたコイルばねを高周波誘導加熱又は直接通
電加熱により３０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加熱
し、１０００℃以下のオーステナイト領域の温度に１２
０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急速冷却して焼入れし
た後、３００〜６００℃の温度範囲で加熱保持して焼戻
しを行う第２熱処理工程とを有する高靭性・高抗張力コ
イルばねの製造方法。 - 【請求項２】 焼入可能な鋼線材を高周波誘導加熱又は
直接通電加熱により５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急
速加熱し、１１００℃以下のオーステナイト領域の温度
に６０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急速冷却して焼入
れした後、高周波誘導加熱又は直接通電加熱により前記
加熱速度で急速加熱して４００〜７００℃の温度範囲に
６０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急速冷却して焼戻し
を行う第１熱処理工程と、この第１熱処理を施した線材
を１５０℃以上で前記第１熱処理工程の焼戻し温度より
低い温度においてコイルばねに温間成型する成型工程
と、この成型したコイルばねを高周波誘導加熱又は直接
通電加熱により３０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で急速加
熱し、１０００℃以下のオーステナイト領域の温度に１
２０ｓｅｃ以下の短時間の保持後、急速冷却して焼入れ
した後、３００〜６００℃の温度範囲で加熱保持して焼
戻しを行う第２熱処理工程とを有する高靭性・高抗張力
コイルばねの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載された工程によ
り製造された高靭性・高抗張力コイルばね。 - 【請求項４】 前記第１熱処理を施した線材は、１３０
ｋｇｆ／ｍｍ2 以上１５０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下の引張強
さを有し、第２熱処理を施したコイルばねは１５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 〜２３０ｋｇｆ／ｍｍ2 の引張強さを有する
請求項３に記載の高靭性・高抗張力コイルばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30164294A JP3634418B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | コイルばねの製造方法及び高靭性・高抗張力コイルばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30164294A JP3634418B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | コイルばねの製造方法及び高靭性・高抗張力コイルばね |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08134545A true JPH08134545A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3634418B2 JP3634418B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=17899401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30164294A Expired - Fee Related JP3634418B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | コイルばねの製造方法及び高靭性・高抗張力コイルばね |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3634418B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007232155A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Agk Ltd | ワイヤーグリッパー及びそれを用いるワイヤー張りシステム |
| EP1985721A1 (en) * | 2006-01-23 | 2008-10-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High-strength spring steel excellent in brittle fracture resistance and method for producing same |
| JP2009256771A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-11-05 | Jfe Steel Corp | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ばね用鋼およびその製造方法 |
| WO2011115255A1 (ja) | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 日本発條株式会社 | ばね用鋼および鋼材の表面処理方法 |
| JP2013529840A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-07-22 | ラッシーニ フレノス ソシエダ アノニマ デ カピタル ヴァリアブレ | 金属、合金および金属マトリックス複合材料の部品および構成部品の磁化処理および通電処理 |
| WO2018118035A1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | Sealy Technology, Llc | System and method of producing a coil for a mattress |
| CN109013985A (zh) * | 2018-08-26 | 2018-12-18 | 卓越五金弹簧（深圳）有限公司 | 一种扭压簧加工工艺 |
| WO2024075314A1 (ja) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | 日本発條株式会社 | コイルばねの製造方法 |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP30164294A patent/JP3634418B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1985721A1 (en) * | 2006-01-23 | 2008-10-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | High-strength spring steel excellent in brittle fracture resistance and method for producing same |
| EP1985721A4 (en) * | 2006-01-23 | 2010-03-24 | Kobe Steel Ltd | HIGH RESISTANCE SPRING STEEL EXCELLENT IN RESISTANCE TO FRAGILE BREAKAGE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
| US8038934B2 (en) | 2006-01-23 | 2011-10-18 | Kobe Steel, Ltd. | High-strength spring steel excellent in brittle fracture resistance and method for producing same |
| JP2007232155A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Agk Ltd | ワイヤーグリッパー及びそれを用いるワイヤー張りシステム |
| JP2009256771A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-11-05 | Jfe Steel Corp | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度ばね用鋼およびその製造方法 |
| WO2011115255A1 (ja) | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 日本発條株式会社 | ばね用鋼および鋼材の表面処理方法 |
| US9469895B2 (en) | 2010-03-18 | 2016-10-18 | Nhk Spring Co., Ltd. | Spring steel and surface treatment method for steel material |
| JP2013529840A (ja) * | 2010-06-11 | 2013-07-22 | ラッシーニ フレノス ソシエダ アノニマ デ カピタル ヴァリアブレ | 金属、合金および金属マトリックス複合材料の部品および構成部品の磁化処理および通電処理 |
| US9133534B2 (en) | 2010-06-11 | 2015-09-15 | Rassini Frenos, S.A. De C.V. | Magnetic and electrical processing of metals, metal alloys, metal matrix composite parts and components |
| WO2018118035A1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | Sealy Technology, Llc | System and method of producing a coil for a mattress |
| CN109013985A (zh) * | 2018-08-26 | 2018-12-18 | 卓越五金弹簧（深圳）有限公司 | 一种扭压簧加工工艺 |
| WO2024075314A1 (ja) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | 日本発條株式会社 | コイルばねの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3634418B2 (ja) | 2005-03-30 |
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