JPH08158009A - 自動制御によるばね成形性の優れたばね用連鋳製線材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ばねを自動成形により無人で製造する際に、
所定の形状を安定して成形可能な不良率の少ないばね用
連鋳製線材を得る。 【構成】 Ｃ：０．６〜１．００％、Ｓｉ：０．１〜
１．０％、Ｃｒ：０．１〜０．５％、Ａｌ：０．００３
％以下を含有する線材の断面において、表層から直径の
１／７以内の範囲に存在する負偏析部の存在面積を該線
材の断面積の５％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はばねを自動制御によって
成形し、昼夜稼働による生産を行うことができる自動制
御によるばね成形性の優れたばね用連鋳製線材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ばねの成形機械が進歩し、ばね高
さをオンラインで測定し、管理基準を満足したばねと外
れたばねを自動選別する生産が行われている。そして、
夜間の自動運転の場合は無人で稼働させるため、管理基
準を連続して外れたときには不良品の大量生産を防止す
るために自動的に停止させることが多く、早期に停止す
るものや、翌朝まで連続稼働しているものがあるため、
夜間のばね生産量の予測は難しい。このため、自動制御
に適したばね用線材の要求が高まっている。

【０００３】特開昭６２−１７０４６０号公報や特開昭
６２−２７４０５１号公報などには、主に耐へたり性を
向上させたばね鋼が記載されており、このほかにも鋼材
の材質に関するものが多いが、これらは自動制御に適し
たばね用線材を提供するものではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動制御に
よるばね成形性の優れたばね用連鋳製線材を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ：０．６〜
１．００％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．１〜
０．５％、Ａｌ：０．００３％以下を含有する線材であ
って、該線材の断面において、表層から直径の１／７以
内の範囲に存在する負偏析部の存在面積が該線材の断面
積の５％以下であることを特徴とする自動制御によるば
ね成形性の優れたばね用連鋳製線材である。

【０００６】

【作用】Ｃは鋼の強化元素として最もよく用いられる。
本発明において下限を０．６％としたのは、これ未満の
場合、ばねとしての必要強度が得られないためである。
上限を１．０％としたのは、これを超える添加では線材
の旧オーステナイト結晶粒界に沿って厚い初析セメンタ
イトが生成して延性の著しい劣化が生じ、伸線加工中に
断線するためである。

【０００７】Ｓｉは脱酸元素として用いるほか、Ｃと同
じく線材の強化元素として用いる。下限を０．１％にし
たのは、これ未満では脱酸不足を生じ、線材の表面に気
泡性欠陥などが生成し、良好な肌が得られないためであ
る。上限を１．０％にしたのは、これを超える添加は線
材表面の脱酸を助長させ、ばね製造の前工程で行うピー
リング（表面研削）の付加が大きくなるためである。

【０００８】Ｃｒは線材の断面内組織の均一化に有力な
元素である。下限を０．１％にしたのは、これ未満の場
合、ファインパーライトが得にくくなるためである。上
限を０．５％にしたのは、これを超える添加の場合、中
心偏析部にマルテンサイト等の過冷組織が生成し、均一
な組織が得られず、さらに、パテンティング処理を実施
する場合には変態終了時間が大幅に長くなり、生産性が
劣るなどの理由による。

【０００９】Ａｌは、ばね用途の場合は、硬質介在物が
表層に存在すると疲労寿命が低下するため、上限を０．
００３％とし、硬質介在物であるＡｌ₂ Ｏ₃ の生成を防
止する。

【００１０】表層部に負偏析部が存在すると、線材はあ
たかも２層を呈した構造となる。この場合、一般的に表
層の負偏析部は内部の正常部と比較して強度が低くなる
ため、ばね成形加工を受ける際に、塑性曲げモーメント
量に変化が生じる。この塑性曲げモーメント量の変化代
を定量評価することによりばね高さ（自由長）のばらつ
き範囲を定量化すると、表層部に存在する負偏析部はば
ね高さのばらつきに対してきわめて大きな影響を与える
ことが分かる。表面の負偏析部の生成は連続鋳造時に用
いられるモールド内の攪拌に起因するものであり、この
影響範囲は表層から直径の１／７部の範囲であるため、
この範囲を負偏析警戒ゾーンとして注目することにし
た。なお、線材の表層に存在する負偏析部はＥＰＭＡな
いしはＣＭＡの分析によって検出されるものであり、組
織の変化として現れる脱炭とは基本的に相違するもので
ある。

【００１１】負偏析部の存在面積を線材断面積の５％以
下と限定したのは、これを超える負偏析部の存在は塑性
曲げモーメント量の変化が大きくなり、成形されたばね
高さの変動が生じるため、自動制御による昼夜連続運転
が不可能になるからである。

【００１２】

【実施例】表１に示す鋼を２５０ｔｏｎ転炉で溶製し、
連続鋳造で３００×５００ｍｍの鋳片に鋳造し、分塊圧
延工程で１２２ｍｍ角の鋼片としたのち、線材圧延で
５．５ｍｍの線材とした。本発明例は連続鋳造時にモー
ルド内の攪拌を実施せず、従来例はモールド内の攪拌を
実施した。

【００１３】

【表１】

【００１４】この５．５ｍｍの線材を用いて２．９ｍｍ
まで伸線加工を行い、その後、鉛によるパテンティング
処理を実施して、最終線径の０．９ｍｍ鋼線とした。こ
の鋼線を材料として、図１に示す形状のばねを図２に示
すばね成形機を用いて製造した。ばね成形時のばね高さ
を非接触型センサーにより測定し、測定結果をフィード
バックしながら、ばねのピッチ成形ピンを制御した。工
程指数は、数１の通り定義して評価した。この工程指数
の値が大きいほどばね高さの安定したばね成形が可能で
あることを意味する。

【００１５】

【数１】 σ：ばらつき

【００１６】さらに、夜間の無人連続稼働状況を、当日
の１７時〜翌日の朝８時までの１５時間について連続運
転して確認した。

【００１７】負偏析部は単なる組織観察では判定できな
い。そこで、５．５ｍｍの線材をコンピュータ付ＥＰＭ
Ａ装置（ＣＭＡ）により分析し、測定結果を２値化させ
た画像解析により面積を求め、線材の断面積に対する比
率を求め、これを負偏析部比率と定義した。

【００１８】表１に示す線材１〜３は本発明例であり、
線材４〜６は従来例である。本発明例の負偏析部比率は
０〜５％であり、工程指数も１．３１〜１．５１と高い
値を示した。この値は、連続運転の結果からも判るよう
に、連続運転可能な値である。一方、従来例は負偏析部
比率が高く、このため工程指数も低く、０．４１〜０．
４５の範囲にとどまった。図３に示すように、本発明の
線材は安定して管理基準を満足させることができた。

【００１９】

【発明の効果】本発明の線材はばね成形の安定化を達成
することができ、工業的に製造管理基準を満足する良好
な形状を有するばねが連続して製造可能となることか
ら、省力化などへ貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ばね形状を示す図である。

【図２】実施例で用いたばね成形機の概要を示す図であ
る。

【図３】鋼線表面の負偏析深さとばねの自由長の偏差と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ばね ２ 矯正ローラー ３ 送りローラー ４ ワイヤガイド ５ コイリングピン ６ コイリングピン ７ 心金 ８ カッティングツール ９ ピッチツール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．６〜１．００％、 Ｓｉ：０．１〜１．０％、 Ｃｒ：０．１〜０．５％、 Ａｌ：０．００３％以下を含有する線材であって、該線
   材の断面において、表層から直径の１／７以内の範囲に
   存在する負偏析部の存在面積が該線材の断面積の５％以
   下であることを特徴とする自動制御によるばね成形性の
   優れたばね用連鋳製線材。