JPH09268345A - 非調質鋼からなる破断分離が容易な高強度コンロッドの製造方 法 - Google Patents
非調質鋼からなる破断分離が容易な高強度コンロッドの製造方 法Info
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- JPH09268345A JPH09268345A JP11405396A JP11405396A JPH09268345A JP H09268345 A JPH09268345 A JP H09268345A JP 11405396 A JP11405396 A JP 11405396A JP 11405396 A JP11405396 A JP 11405396A JP H09268345 A JPH09268345 A JP H09268345A
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Abstract
ロッドの形状に少なくとも2個以上からなる部品を一体
で鍛造し冷却後に容易に個別の部品に破断分離させるこ
とを目的とする。 【構成】重量基準でC:0.35〜0.60%,Si:
0.01〜2.00%,Mn:0.10〜0.80%,
P:0.01〜0.20%,Cr:0.10〜0.50
%,V:0.10〜0.50%を含有し,必要に応じて
Pb:0.30%以下,S:0.20%以下,Te:
0.30%以下,Ca:0.01%以下,Bi:0.3
0%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含
み,残部Feおよび不純物よりなる高強度コンロッド用
非調質鋼において,熱間鍛造,冷却後に2個以上の部品
の間に応力集中係数が2以上の切欠き溝を切削加工また
は塑性加工により少なくとも1つ以上設け,切欠きを起
点に衝撃荷重により容易に破断分離させることを特徴と
する方法。
Description
れ,鍛造後に2個以上の部品に破断分離して用いるコネ
クティングロッド等の製造方法に利用され,前記部品を
分離する際に切欠きを起点に衝撃荷重により容易に破断
分離させることを特徴とする方法に関する。
造後に2個以上の個別部品に分離して用いる部品は,最
終形状に一体鍛造後,必要によっては仕上げの機械加工
を施した後,機械加工によって2個に分離されていた。
この種の方法は切断部分に切り代として余分な材料を要
するとともに切断後針離面を切削加工または研磨などに
よって仕上げる必要があり,多大な時間の浪費と価格の
上昇をもたらしていた。
粉末焼結鍛造化を図って容易にすることが提案されてい
るが,粉末焼結鍛造プロセス自体が複雑なプロセスであ
り生産性を阻害し,コストアップの原因となる。
造して得られる部品は機械構造部品として必要とされる
25〜35HRCの硬さ範囲では十分な靭性を有してい
るため,破断による分離を行うと破断面の一部が衝撃試
験時に見られるシアーリップにように大きな塑性変形を
生じ,破断分離ままでは破面を正確に合わせることは困
難であった。
料の歩留まり向上のため,一般の溶製材を熱間鍛造によ
り一体部品に成形し,上記の機械加工による切断を行わ
なくとも容易に破断分離することができる非調質鋼から
なる高強度コンロッドの製造方法を提供することを目的
としている。
からなる破断分離が容易な高強度コンロッドの製造方法
は重量基準でC:0.35〜0.60%,Si:0.0
1〜2.00%,Mn:0.10〜0.80%,P:
0.01〜0.20%,Cr:0.10〜0.50%,
V:0.10〜0.50%を含有し,必要に応じてP
b:0.30%以下,S:0.20%以下,Te:0.
30%以下,Ca:0.01%以下,Bi:0.30%
以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有し,
残部Feおよび不純物よりなる高強度コンロッド用非調
質鋼を用いて,熱間鍛造し冷却後に前記鍛造品に応力集
中係数が2以上の切欠き溝を切削加工または塑性加工に
より少なくとも1つ以上設け,切欠きを起点に衝撃荷重
により容易に前記鍛造品を2個以上の部品に破断分離さ
せることを特徴とする高強度コンロッドの製造方法であ
る。
断分離が容易な高強度コンロッドにおける成分範囲(重
量基準)の限定理由について説明する。 C:0.35〜0.60% Cは鍛造品の強度を確保するのに有効な元素であり,こ
のような効果を得るためには0.35%以上含有させる
ことが必要である。しかし,多すぎると硬さが高くなり
すぎ被削性が低下するので0.60%以下とする必要が
ある。
ているとともに,フェライト中に固溶し破断分離時の塑
性変形の主な原因である軟質相であるフェライトの強度
を向上させることによって塑性変形量を低減させ,破断
面の密着性を向上させる。含有量が多すぎると熱間加工
性および硬さが高くなりすぎ被削性を劣化させるので,
2.00%以下とすることが必要である。なおSiの好
ましい範囲は0.5〜1.50%である。
10〜0.50% Mn,Crはパーライト部靭性を高める働きを有する元
素である。しかし,破断分離を行う場合にはパーライト
の靭性は低いほうが破断面の塑性変形が少なく,密着性
が向上するためそれぞれ0.10〜0.80%,0.1
0〜0.50%とした。
く抑えられるのが一般であるが,破断分離を行う本発明
においては塑性変形量を抑え,破断面の密着性を向上さ
せる元素として非常に有効に作用するため積極的な添加
を行っている。少量添加の場合は疲れ強さを向上させる
が,多量に添加すると疲れ限度を低下させるため0.0
1〜0.20%とした.また,好ましい範囲は0.05
〜0.20%である。
断面の密着性を向上させる。また,Vは疲労強度を大き
く向上させる元素でもあり,このような効果を得るため
にも0.1%以上に添加が必要である。しかし,多量の
添加は経済的に不利となるため0.50%以下とする必
要がある。
下,Te:0.30%以下,Ca:0.01%以下,B
i:0.30%以下のうちから選ばれる1種または2種
以上Pb,S,Te,Ca,Biはいずれも被削性を向
上させるのに有効な元素であるので,鍛造品において被
削性がさらに良好であることが要求される場合には必要
に応じてこれらのうちから選ばれる1種または2種以上
を適量添加するのも良い。
工性や疲れ限度を低下させるので,添加する場合,Pb
は0.30%以下,Sは0.20%以下,Teは0.3
0%以下,Caは0.01%以下,Biは0.30%以
下とする必要がある。
断分離が容易な高強度コンロッドの製造方法における切
欠き溝の限定理由について説明する。本発明に係わる非
調質鋼からなる破断分離が容易な高強度コンロッドは従
来の非調質高強度コンロッドに比べて靭性は低下してお
り,塑性変形量は小さく破断面の密着性は向上する。し
かし切欠き溝を施さずに破断分離を行うと塑性変形量は
大きく破断面の密着性は低い。成分の改良のみでは,破
断分離性および破断面の密着性の向上は十分には得られ
ない。そこで切欠き溝を施し,切欠き溝を起点に衝撃荷
重により破断分離させることが必要となる。切欠き溝の
応力集中係数が小さいと破断分離性および破断面の密着
性の向上は少ない。本発明に係わる非調質鋼からなる破
断分離が容易な高強度コンロッドにおいて,十分な破断
分離性および破面の密着性を得るためには切欠き溝の応
力集中係数は2以上必要であるとした。
離が容易な高強度コンロッドの製造方法は上記した構成
を有するものであるから,この高強度コンロッド用非調
質鋼を熱間鍛造し冷却した後,前記鍛造品に応力集中係
数が2以上の切欠き溝を切削加工または塑性加工により
少なくとも1つ以上設ければ,切欠き溝を起点に衝撃荷
重により容易に前記鍛造品を2個以上の部品に破断分離
させることができ,破断分離破面の塑性変形量は小さく
破断面の密着性も良いものとなる。
いた鋼を溶製したのち造塊し,熱間鍛造を行って50m
mの鍛造素材とし,これを1200℃で60分加熱保持
したあとコンロッドの形状に熱間鍛造を行い,適当な間
隔をおいて室温まで放冷したコンロッドより厚さ15m
m×幅110mmの板材より試験片を切り出し試験に供
した。また,疲れ限度は50mm角の鍛造素材を120
0℃で60分加熱保持したあと直径22mmの丸棒に熱
間鍛造を行ったものから試験片を切り出し試験に供し
た。また,一部の供試材についてドリル加工能率を測定
し被削性の評価を行った。
の硬さをロックウェル硬度計で測定した結果を表1に示
している。破断分離性の指標として図1に示す試験片を
作製し,図の矢印の方向に引張り,切欠き溝より破断分
離させたときの試験片の引張方向の塑性変形量を測定し
ている。これらの結果として切欠き溝の応力集中係数を
3.5と一定にした場合の試験片の塑性変形量を表1に
示している。表2には切欠き溝の応力集中係数を変化さ
せた場合の試験片の塑性変形量を示している。また,疲
れ限度は平行部直径8mmの平滑回転曲げ疲労試験片を
用いて測定し,結果を表1に示す。さらに工具寿命は,
表3に示す条件によりドリル試験を行って測定した。こ
れらの結果を発明例のNo.1を100とした場合の相
対的な値をドリル加工能率として表したものを同じく表
1に示す。
No.Aは発明例のNo.1,2に比べてc含有量が低
いため,塑性変形量は大きく疲れ強さは低い。また比較
例のNo.Bではc含有量が高すぎるために硬さが高く
なりすぎており,ドリル加工率が低い。
硬さが高くなりすぎておりドリル加工率が低下してい
る。
Pが低いため,塑性変形量が大きい。また比較例のN
o.EはPが高すぎるため疲労強度が低下している。
め,比較例のNo.GはCrを多量に含むため硬さが高
くなりすぎており,ドリル加工率が低い。またMn,C
rを添加するとパーライトの靭性が向上するため,硬さ
が高いのにもかかわらず塑性変形量が大きくなってい
る。
にNo.2と比べ塑性変形量が大きく,また疲れ限度が
低下している。
は,ほぼ同一レベルの合金元素を含む発明例のNo.1
に比べて疲れ限度が著しく低下しておりPb,S,T
e,Ca,Biのような被削性を改善する元素の過剰添
加は望ましくないことが分かる。
きの溝の応力集中係数を2.2および3.5とした場合
の塑性変形量は小さいが,切欠き溝の応力集中係数を2
より小さくすると塑性変形量は大きくなる。また,発明
例のNo.1よりCとPの含有量を増加させて破断分離
性を向上させた発明例のNo.4でも,切欠き溝の応力
集中係数が2以上の場合は塑性変形量は小さいが,切欠
き溝の応力集中係数を2より小さくすると塑性変形量は
大きい。このため切欠き溝の応力集中係数は2以上にす
る必要があることが分かる。
さ範囲,つまり25HRC以上35HRC以下で疲れ限
度,塑性変形量ともに比較例のNo.A〜No.lに比
べて優れていることが分かる。また,発明例のNo.5
〜No.7よりPb,S,Caの適度な添加は疲れ限度
を大きく低下することなく,被削性を改善していること
が分かる。
る非調質鋼からなる破断分離が容易な高強度コンロッド
の製造方法は重量基準でC:0.35〜0.60%,S
i:0.01〜2.00%,Mn:0.10〜0.80
%,P:0.01〜0.20%,Cr:0.10N0.
50%,V:0.10〜0.50%を含有し,必要に応
じてPb:0.30%以下,S:0.20%以下,T
e:0.30%以下,Ca:0.01%以下,Bi:
0.30%以下のうちから選ばれる1種または2種以上
を含み,残部Feおよび不純物よりなる高強度コンロッ
ド用非調質鋼を用い,切欠き溝の応力集中係数が2以上
であることを特徴とした構成であることから,この高強
度コンロッド用非調質を用いて熱間鍛造し冷却した後に
応力集中係数が2以上の切欠き溝を切削加工または塑性
加工により少なくとも1つ以上設け,切欠きを起点に衝
撃荷重により容易に前記鍛造品を2個以上の部品に破断
分離させることができ,破断分離破面の塑性変形量は小
さく破面の密着性も良いものとなる。
ある.
Claims (2)
- 【請求項1】重量基準で C :0.35〜0.60% Si:0.01〜2.00% Mn:0.10〜0.80% P :0.01〜0.20% Cr:0.10〜0.50% V :0.10N0.50% 残部Feおよび不純物よりなる高強度コンロッド用非調
質鋼を用いて,熱間鍛造し冷却後に前記鍛造品に応力集
中係数が2以上の切欠き溝を切削加工または塑性加工に
より少なくとも1つ以上設け,切欠きを起点に衝撃荷重
により容易に前記鍛造品を2個以上の部品に破断分離さ
せることを特徴とする高強度コンロッドの製造方法。 - 【請求項2】重量基準で C :0.35〜0.60% Si:0.01〜2.00% Mn:0.10〜0.80% P :0.01〜0.20% Cr:0.10〜0.50% V :0.10〜0.50% およびPb:0.30%以下 S :0.20%以下 Te:0.30%以下 Ca:0.01%以下 Bi:0.30%以下 のうちから選ばれる1種または2種以上を含み,残部F
eおよび不純物よりなる高強度コンロッド用非調質鋼を
用いて,熱間鍛造し冷却後に前記鍛造品に応力集中係数
が2以上の切欠き溝を切削加工または塑性加工により少
なくとも1つ以上設け,切欠きを起点に衝撃荷重により
容易に前記鍛造品を2個以上の部品に破断分離させるこ
とを特徴とする高強度コンロッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11405396A JP3713806B2 (ja) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | 非調質鋼からなる破断分離が容易な高強度コンロッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|
JPH09268345A true JPH09268345A (ja) | 1997-10-14 |
JP3713806B2 JP3713806B2 (ja) | 2005-11-09 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1243665A1 (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Daido Steel Company Limited | Non-heat treated steel for hot forging with easy fracture splitting |
EP1780296A1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-02 | Nissan Motor Co., Ltd. | Non-heat treated steel for connecting rod and connecting rod formed of same |
CN112296247A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-02-02 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 一种38MnVS6中碳非调质钢制作涨断连杆毛坯的冷却工艺 |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP11405396A patent/JP3713806B2/ja not_active Expired - Fee Related
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