JPH10251748A - 耐久性に優れた弁ばねの製造方法 - Google Patents
耐久性に優れた弁ばねの製造方法Info
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- JPH10251748A JPH10251748A JP9057336A JP5733697A JPH10251748A JP H10251748 A JPH10251748 A JP H10251748A JP 9057336 A JP9057336 A JP 9057336A JP 5733697 A JP5733697 A JP 5733697A JP H10251748 A JPH10251748 A JP H10251748A
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- diameter
- wire
- cut wire
- shot peening
- valve spring
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
- C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/02—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for springs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49609—Spring making
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度のコイルばねの耐久性と生産性を同時
に向上させる。 【解決手段】 素線としてオイルテンパー線を用い、コ
イリングし、窒化処理を施した弁ばねに、ローラ自転式
連続ショット機によりＨｖ６５０〜８５０を有する直径
１．０〜０．６ｍｍのカットワイヤを投射し、ついでタ
ンブラショット機により前記硬さを有する直径０．４〜
０．２ｍｍのカットワイヤを投射する。
に向上させる。 【解決手段】 素線としてオイルテンパー線を用い、コ
イリングし、窒化処理を施した弁ばねに、ローラ自転式
連続ショット機によりＨｖ６５０〜８５０を有する直径
１．０〜０．６ｍｍのカットワイヤを投射し、ついでタ
ンブラショット機により前記硬さを有する直径０．４〜
０．２ｍｍのカットワイヤを投射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度で、耐久性
に優れた、すなわち高疲労強度の弁ばねの製造方法に関
するものである。
に優れた、すなわち高疲労強度の弁ばねの製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】弁ばねの耐久性、すなわち疲労強度に対
しては、弁ばね表面付近における圧縮残留応力の値が深
い関係があるので、弁ばねの耐久性を高めるために、近
年弁ばねの表面及び表面から深さ０．１〜０．２ｍｍの
内部に対して高い圧縮残留応力を付与する手法が開発さ
れている。この手法としては、各種直径のカットワイヤ
を組み合わせたり、硬さの異なったカットワイヤを組み
合わせたり、高温窒化後に高硬度のカットワイヤを複数
段投射する方法などが開発されてきた。特開平５−３３
１５３５号公報には、オイルテンパー線をコイリングし
た弁ばねに、低温浸炭窒化したのち、Ｈｖ（ビッカース
硬さ）６５０〜８５０のハードショットを投射するショ
ットピーニング法が開示されている。
しては、弁ばね表面付近における圧縮残留応力の値が深
い関係があるので、弁ばねの耐久性を高めるために、近
年弁ばねの表面及び表面から深さ０．１〜０．２ｍｍの
内部に対して高い圧縮残留応力を付与する手法が開発さ
れている。この手法としては、各種直径のカットワイヤ
を組み合わせたり、硬さの異なったカットワイヤを組み
合わせたり、高温窒化後に高硬度のカットワイヤを複数
段投射する方法などが開発されてきた。特開平５−３３
１５３５号公報には、オイルテンパー線をコイリングし
た弁ばねに、低温浸炭窒化したのち、Ｈｖ（ビッカース
硬さ）６５０〜８５０のハードショットを投射するショ
ットピーニング法が開示されている。
【０００３】なお、高強度のばね素材としては、重量％
にて、Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５
％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％
と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６
％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２
％の中から選ばれた少なくとも一元素とを含み、残部が
Ｆｅ及び不純物元素からなるというようなオイルテンパ
ー線が代表の一つとして知られている。
にて、Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５
％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％
と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６
％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２
％の中から選ばれた少なくとも一元素とを含み、残部が
Ｆｅ及び不純物元素からなるというようなオイルテンパ
ー線が代表の一つとして知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば高強度
のＳＷＯＣＮ−Ｖ材は、５００℃前後の高温浸炭窒化処
理によって、表面近傍がＨｖ９００以上、内部がＨｖ５
７０となる。このような弁ばねに、２段又は３段といっ
た複数段のハードショットピーニングを施すと、疲労強
度が大幅に向上するが、高い耐久性を得るためにはタン
ブラショット機の複数段で１．５〜２．５時間もの長時
間の処理を必要とした。また、硬い投射材で強いショッ
トを施すために、タンブラショット機のゴムベルトの摩
耗が著しく、生産性を阻害するという欠点があった。ま
た、投射時間を短くすると、製品ばねごとの疲労強度の
ばらつきが生じるため、処理個数を減らして確実にショ
ットを当てることが必要となって、量産性を損ねる。さ
らに、設備の損傷を軽減するために投射速度を低下させ
ると、残留応力の浸透深さが減って、ばねの内部方向の
強度が低下するという問題があった。また、長時間にわ
たり複数段のハードショットピーニングを施す場合に
は、ばね端末の接触部の摩耗による折損を防ぐために、
端末にＲ仕上げを施す必要が生じ、量産を阻害するとい
う欠点があった。上記のように、強力なショットとなる
ほど設備損傷等生産性を阻害する問題が発生するので、
耐久性、生産性の双方において優れた高強度合金線材用
のショットピーニング法が求められている。
のＳＷＯＣＮ−Ｖ材は、５００℃前後の高温浸炭窒化処
理によって、表面近傍がＨｖ９００以上、内部がＨｖ５
７０となる。このような弁ばねに、２段又は３段といっ
た複数段のハードショットピーニングを施すと、疲労強
度が大幅に向上するが、高い耐久性を得るためにはタン
ブラショット機の複数段で１．５〜２．５時間もの長時
間の処理を必要とした。また、硬い投射材で強いショッ
トを施すために、タンブラショット機のゴムベルトの摩
耗が著しく、生産性を阻害するという欠点があった。ま
た、投射時間を短くすると、製品ばねごとの疲労強度の
ばらつきが生じるため、処理個数を減らして確実にショ
ットを当てることが必要となって、量産性を損ねる。さ
らに、設備の損傷を軽減するために投射速度を低下させ
ると、残留応力の浸透深さが減って、ばねの内部方向の
強度が低下するという問題があった。また、長時間にわ
たり複数段のハードショットピーニングを施す場合に
は、ばね端末の接触部の摩耗による折損を防ぐために、
端末にＲ仕上げを施す必要が生じ、量産を阻害するとい
う欠点があった。上記のように、強力なショットとなる
ほど設備損傷等生産性を阻害する問題が発生するので、
耐久性、生産性の双方において優れた高強度合金線材用
のショットピーニング法が求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、複数段のショットピーニングのなかで強いショット
ピーニングをいかに短時間で有効に行うかに着目して第
１の発明を完成した。すなわち、本発明による弁ばねの
製造方法は、素線としてオイルテンパー線を用い、コイ
リングし、窒化処理を施した弁ばねを、該弁ばねのコイ
ル中心軸の周りに回動可能に支持した状態にて、Ｈｖ６
５０〜８５０を有する直径１．０〜０．６ｍｍのカット
ワイヤを投射して１段目のショットピーニングを実施
し、ついで前記硬さを有する直径０．４〜０．２ｍｍの
カットワイヤをタンブラショット機内にて投射して２段
目のショットピーニングを実施することを特徴とする。
に、複数段のショットピーニングのなかで強いショット
ピーニングをいかに短時間で有効に行うかに着目して第
１の発明を完成した。すなわち、本発明による弁ばねの
製造方法は、素線としてオイルテンパー線を用い、コイ
リングし、窒化処理を施した弁ばねを、該弁ばねのコイ
ル中心軸の周りに回動可能に支持した状態にて、Ｈｖ６
５０〜８５０を有する直径１．０〜０．６ｍｍのカット
ワイヤを投射して１段目のショットピーニングを実施
し、ついで前記硬さを有する直径０．４〜０．２ｍｍの
カットワイヤをタンブラショット機内にて投射して２段
目のショットピーニングを実施することを特徴とする。
【０００６】前記１段目のショットピーニングは、処理
すべきばねを、同一方向に回転する並列ローラの間の間
隙を跨いで該ローラと軸方向が同一になるように載置
し、又は周回移動するそれぞれの平行軸をそれぞれのば
ねに遊挿すること等によって、該ばねをそのコイル中心
軸の周りに回動可能に支持した状態で、カットワイヤを
投射することによって実施することができる。この１段
目のショットピーニングはできるだけ短時間で終わらせ
る。これに対して、２段目のショットピーニングは、慣
用のタンブラショット機内で行い、通常は少なくとも１
５分の投射を必要とする。
すべきばねを、同一方向に回転する並列ローラの間の間
隙を跨いで該ローラと軸方向が同一になるように載置
し、又は周回移動するそれぞれの平行軸をそれぞれのば
ねに遊挿すること等によって、該ばねをそのコイル中心
軸の周りに回動可能に支持した状態で、カットワイヤを
投射することによって実施することができる。この１段
目のショットピーニングはできるだけ短時間で終わらせ
る。これに対して、２段目のショットピーニングは、慣
用のタンブラショット機内で行い、通常は少なくとも１
５分の投射を必要とする。
【０００７】本発明の実施に当たっては、前記Ｈｖ６５
０〜８５０を有する直径１．０〜０．６ｍｍのカットワ
イヤの投射速度を７０〜９０ｍ／秒とし、また前記硬さ
を有する直径０．４〜０．２ｍｍのカットワイヤの投射
速度を５０〜７０ｍ／秒とすることが好ましい。
０〜８５０を有する直径１．０〜０．６ｍｍのカットワ
イヤの投射速度を７０〜９０ｍ／秒とし、また前記硬さ
を有する直径０．４〜０．２ｍｍのカットワイヤの投射
速度を５０〜７０ｍ／秒とすることが好ましい。
【０００８】また、前記オイルテンパー線の素材として
は、重量％にて、Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．
２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５
〜２．０％と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５
〜０．６％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１
〜０．２％の中から選ばれた少なくとも一元素とを含
み、残部がＦｅ及び不純物元素からなる材料を使用する
ことができる。
は、重量％にて、Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．
２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５
〜２．０％と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５
〜０．６％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１
〜０．２％の中から選ばれた少なくとも一元素とを含
み、残部がＦｅ及び不純物元素からなる材料を使用する
ことができる。
【０００９】第２の発明による弁ばねの製造方法は、素
線としてオイルテンパー線を用い、コイリングし、窒化
処理を施した弁ばねに、Ｈｖ５００〜６５０を有する直
径１．０〜０．６ｍｍのカットワイヤを投射することに
よって１段目のショットピーニングを実施し、ついでＨ
ｖ６５０〜８５０を有する直径０．４〜０．２ｍｍのカ
ットワイヤを投射することによって２段目のショットピ
ーニングを実施し、かつ各段をタンブラショット機内で
行うことを特徴とする。各段とも通常はそれぞれ少なく
とも１５分の投射を必要とする。
線としてオイルテンパー線を用い、コイリングし、窒化
処理を施した弁ばねに、Ｈｖ５００〜６５０を有する直
径１．０〜０．６ｍｍのカットワイヤを投射することに
よって１段目のショットピーニングを実施し、ついでＨ
ｖ６５０〜８５０を有する直径０．４〜０．２ｍｍのカ
ットワイヤを投射することによって２段目のショットピ
ーニングを実施し、かつ各段をタンブラショット機内で
行うことを特徴とする。各段とも通常はそれぞれ少なく
とも１５分の投射を必要とする。
【００１０】本発明に使用する前記オイルテンパー線の
素材としては、重量％にて、Ｃ：０．４５〜０．８％、
Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃ
ｒ：０．５〜２．０％と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、
Ｖ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれた少なくとも一
元素とを含み、残部がＦｅ及び不純物元素からなる材料
を使用することができる。
素材としては、重量％にて、Ｃ：０．４５〜０．８％、
Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃ
ｒ：０．５〜２．０％と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、
Ｖ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれた少なくとも一
元素とを含み、残部がＦｅ及び不純物元素からなる材料
を使用することができる。
【００１１】上記第１及び第２の発明において、３段目
として、Ｈｖ５００〜６５０を有する直径０．３〜０．
１ｍｍのカットワイヤ又はビーズによるショットピーニ
ングを追加することもでき、これによってばね表面の強
度はさらに向上するが、設備及びばね端末の損傷には影
響しない。
として、Ｈｖ５００〜６５０を有する直径０．３〜０．
１ｍｍのカットワイヤ又はビーズによるショットピーニ
ングを追加することもでき、これによってばね表面の強
度はさらに向上するが、設備及びばね端末の損傷には影
響しない。
【００１２】
【発明の効果】前記第１の発明においては、比較的高硬
度のカットワイヤを用い、１段目のショットピーニング
では、直径が比較的大きなカットワイヤを使用して、ま
た特に投射速度を速くすれば、短時間の強い投射でコイ
ルばね内部の深い位置まで圧縮残留応力が付与される反
面、設備の損傷が少なく、ばねの端末の摩耗が回避され
る。２段目のショットピーニングでは、直径が比較的小
さいカットワイヤを使用して、また特に投射速度を比較
的遅くし比較的長時間投射すれば、ばねの表面に付与さ
れる圧縮残留応力の値が増し、かつその均一化が図られ
る。この場合、カットワイヤが小径であるので、投射エ
ネルギが小さく、設備の損傷及びばね端末の摩耗が少な
く、かつ表面の耐久性が向上する。以上のように、この
方法によれば、比較的短時間のショットピーニングであ
るので、生産性が向上し、設備の摩耗も防ぐことがで
き、しかもコイルばねの疲労強度、耐久性を高めること
ができる。
度のカットワイヤを用い、１段目のショットピーニング
では、直径が比較的大きなカットワイヤを使用して、ま
た特に投射速度を速くすれば、短時間の強い投射でコイ
ルばね内部の深い位置まで圧縮残留応力が付与される反
面、設備の損傷が少なく、ばねの端末の摩耗が回避され
る。２段目のショットピーニングでは、直径が比較的小
さいカットワイヤを使用して、また特に投射速度を比較
的遅くし比較的長時間投射すれば、ばねの表面に付与さ
れる圧縮残留応力の値が増し、かつその均一化が図られ
る。この場合、カットワイヤが小径であるので、投射エ
ネルギが小さく、設備の損傷及びばね端末の摩耗が少な
く、かつ表面の耐久性が向上する。以上のように、この
方法によれば、比較的短時間のショットピーニングであ
るので、生産性が向上し、設備の摩耗も防ぐことがで
き、しかもコイルばねの疲労強度、耐久性を高めること
ができる。
【００１３】前記第２の発明においては、１段目のカツ
トワイヤの硬さが低いために処理時間が長くなるが、設
備の摩耗は少なく、２段目のハードショットピーニング
によって耐久性は優れたものになる。また、硬いカット
ワイヤの使用が少ないので、製造費用を低下できるとい
う利点もある。
トワイヤの硬さが低いために処理時間が長くなるが、設
備の摩耗は少なく、２段目のハードショットピーニング
によって耐久性は優れたものになる。また、硬いカット
ワイヤの使用が少ないので、製造費用を低下できるとい
う利点もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実験
に基づいて詳細に説明する。表１に本発明の実施の形態
としての実験に使用した供試線材１〜５の化学成分（重
量％）を示す。カットワイヤは、硬さによってＨｖ５０
０級（Ｈｖ５００±５０）、Ｈｖ６００級（Ｈｖ６００
±５０）、Ｈｖ７００級（Ｈｖ７００±５０）、Ｈｖ８
００級（Ｈｖ８００±５０）等に分けることができる。
第１の発明の実施品１、２及び比較品１〜４に対して
は、１、２段目ともにＨｖ７００級（０．６ｍｍ径でＨ
ｖ６８２、０．３ｍｍ径でＨｖ７３３）の硬さのものを
使用した。また、第２の発明の実施品３に対しては、１
段目にＨｖ６００級（Ｈｖ５６０）、２段目にＨｖ７０
０級（Ｈｖ７３３）の硬さのカットワイヤを使用した。
製品ばねの耐久性は、星型疲労試験機を用い平均応力７
０kgf/mm2の下で測定したが、試験回数は1×108回で打
ち切りとした。
に基づいて詳細に説明する。表１に本発明の実施の形態
としての実験に使用した供試線材１〜５の化学成分（重
量％）を示す。カットワイヤは、硬さによってＨｖ５０
０級（Ｈｖ５００±５０）、Ｈｖ６００級（Ｈｖ６００
±５０）、Ｈｖ７００級（Ｈｖ７００±５０）、Ｈｖ８
００級（Ｈｖ８００±５０）等に分けることができる。
第１の発明の実施品１、２及び比較品１〜４に対して
は、１、２段目ともにＨｖ７００級（０．６ｍｍ径でＨ
ｖ６８２、０．３ｍｍ径でＨｖ７３３）の硬さのものを
使用した。また、第２の発明の実施品３に対しては、１
段目にＨｖ６００級（Ｈｖ５６０）、２段目にＨｖ７０
０級（Ｈｖ７３３）の硬さのカットワイヤを使用した。
製品ばねの耐久性は、星型疲労試験機を用い平均応力７
０kgf/mm2の下で測定したが、試験回数は1×108回で打
ち切りとした。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１の線材（直径３．４ｍｍ）を使用し、
表２に示す諸元に従ってコイリング加工した。ついで、
図１に示す工程に従って処理しコイルばねを製作した。
この工程中、一次の焼鈍は４００℃、窒化処理にはアン
モニアガスを使用し５００℃で行った。
表２に示す諸元に従ってコイリング加工した。ついで、
図１に示す工程に従って処理しコイルばねを製作した。
この工程中、一次の焼鈍は４００℃、窒化処理にはアン
モニアガスを使用し５００℃で行った。
【００１７】
【表２】
【００１８】図２に、表１の供試線材１を使用して製作
し、窒化処理を終えたコイルばねにそれぞれ図２下半の
表に示す条件でショットピーニング処理を施した実施品
１、３と比較品１〜４、及び表１の供試材線４を使用し
て製作し同様の処理を施した実施品２の疲労試験の結果
を示す。図２中の実斜線は、比較品１の１０％折損確率
ラインである。図２表中の装置のロはローラ自転式連続
ショット機、タはタンブラショット機の略称である。ロ
ーラ自転式連続ショット機について説明すると、適当な
間隔を有し同一方向に回転する並列ローラからなる装置
であって、このローラ相互の間の間隙を跨いで該ローラ
と軸方向が同一になるように載置支持したばねを、該ロ
ーラと共に回転させながら、これにカットワイヤを投射
する。回転につれてばねは移送され連続的に処理され
る。この１段目のショットピーニングは、エンドレスベ
ルト状に周回移動するそれぞれの平行軸をそれぞれのば
ねに遊挿することによって該ばねを回動可能に支持した
状態で、カットワイヤを投射すること等によっても同様
に実施することができる。タンブラショット機は慣用の
タンブラショット機である。１、４以外の供試線材を使
用したコイルばねについてもほぼ同様な結果が得られた
ので記載は省略する。
し、窒化処理を終えたコイルばねにそれぞれ図２下半の
表に示す条件でショットピーニング処理を施した実施品
１、３と比較品１〜４、及び表１の供試材線４を使用し
て製作し同様の処理を施した実施品２の疲労試験の結果
を示す。図２中の実斜線は、比較品１の１０％折損確率
ラインである。図２表中の装置のロはローラ自転式連続
ショット機、タはタンブラショット機の略称である。ロ
ーラ自転式連続ショット機について説明すると、適当な
間隔を有し同一方向に回転する並列ローラからなる装置
であって、このローラ相互の間の間隙を跨いで該ローラ
と軸方向が同一になるように載置支持したばねを、該ロ
ーラと共に回転させながら、これにカットワイヤを投射
する。回転につれてばねは移送され連続的に処理され
る。この１段目のショットピーニングは、エンドレスベ
ルト状に周回移動するそれぞれの平行軸をそれぞれのば
ねに遊挿することによって該ばねを回動可能に支持した
状態で、カットワイヤを投射すること等によっても同様
に実施することができる。タンブラショット機は慣用の
タンブラショット機である。１、４以外の供試線材を使
用したコイルばねについてもほぼ同様な結果が得られた
ので記載は省略する。
【００１９】図２の実施品１及び２は、第１の発明の方
法を実施した製品で、優れた成績が得られた。実施品
１、２とショットピーニング条件を比較すると、ショッ
ト機の種類は別として、比較品１、２とも０．３ｍｍ径
のカットワイヤでの投射時間が短い。比較品３は０．６
ｍｍ径での投射速度が遅く、このため図３に示すように
深さ方向の残留応力の値が低い。ただし、耐久性は比較
品２より良い。０．３ｍｍ径での投射時間は短い。比較
品４では０．６ｍｍ径での投射が無い。タンブラショッ
ト機内での０．３ｍｍ径を用いた長時間の処理によっ
て、実験上耐久性は良くなっているが、図３に示すよう
に深さ方向の残留応力の値は低く内部強度が低いため
に、実機では内部を起点として折損が起こりやすいこと
を考えると、その耐久性には問題がある。
法を実施した製品で、優れた成績が得られた。実施品
１、２とショットピーニング条件を比較すると、ショッ
ト機の種類は別として、比較品１、２とも０．３ｍｍ径
のカットワイヤでの投射時間が短い。比較品３は０．６
ｍｍ径での投射速度が遅く、このため図３に示すように
深さ方向の残留応力の値が低い。ただし、耐久性は比較
品２より良い。０．３ｍｍ径での投射時間は短い。比較
品４では０．６ｍｍ径での投射が無い。タンブラショッ
ト機内での０．３ｍｍ径を用いた長時間の処理によっ
て、実験上耐久性は良くなっているが、図３に示すよう
に深さ方向の残留応力の値は低く内部強度が低いため
に、実機では内部を起点として折損が起こりやすいこと
を考えると、その耐久性には問題がある。
【００２０】上記の実験では、Ｈｖ７００級のカットワ
イヤを用い、１段目では０．６ｍｍ径、投射速度８０ｍ
／秒、投射時間１分、２段目では０．３ｍｍ径、投射速
度６０ｍ／秒、投射時間３０分の条件で実施したが、Ｈ
ｖ７００級のほか、Ｈｖ８００級のカットワイヤを用
い、１段目では１．０〜０．６ｍｍ径、投射速度７０〜
９０ｍ／秒、投射時間は合計数分以内の短時間、２段目
では０．４〜０．２ｍｍ径、投射速度５０〜７０ｍ／
秒、投射時間は少なくとも１５分の条件で実施すること
ができる。また、１、２段目とも、上記の径のカットワ
イヤのうち径の大きいものから小さいものに順次径を変
えて投射するなど、各段をさらに数段に分けて実施する
こともできる。
イヤを用い、１段目では０．６ｍｍ径、投射速度８０ｍ
／秒、投射時間１分、２段目では０．３ｍｍ径、投射速
度６０ｍ／秒、投射時間３０分の条件で実施したが、Ｈ
ｖ７００級のほか、Ｈｖ８００級のカットワイヤを用
い、１段目では１．０〜０．６ｍｍ径、投射速度７０〜
９０ｍ／秒、投射時間は合計数分以内の短時間、２段目
では０．４〜０．２ｍｍ径、投射速度５０〜７０ｍ／
秒、投射時間は少なくとも１５分の条件で実施すること
ができる。また、１、２段目とも、上記の径のカットワ
イヤのうち径の大きいものから小さいものに順次径を変
えて投射するなど、各段をさらに数段に分けて実施する
こともできる。
【００２１】また、本発明の方法は、上記実験のよう
に、素線として、特に、重量％にて、Ｃ：０．４５〜
０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜
１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％と、Ｍｏ：０．１〜
０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．２〜
２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれた
少なくとも一元素とを含み、残部がＦｅ及び不純物元素
からなる高強度のオイルテンパー線に適用して効果的に
実施することができる。
に、素線として、特に、重量％にて、Ｃ：０．４５〜
０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍｎ：０．５〜
１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％と、Ｍｏ：０．１〜
０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６％、Ｎｉ：０．２〜
２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％の中から選ばれた
少なくとも一元素とを含み、残部がＦｅ及び不純物元素
からなる高強度のオイルテンパー線に適用して効果的に
実施することができる。
【００２２】本発明においては、比較的硬いショットワ
イヤを用い、１段目のショットピーニングでは、ばねを
そのコイル中心軸の周りに回動可能に支持した状態で、
直径が比較的大きなカットワイヤを使用し、特に投射速
度を速くすれば、短時間の強い投射でコイルばね内部の
深い位置まで圧縮残留応力が付与される。しかも、投射
時間が短いので設備の損傷が少なく、ばねの端末の摩耗
も回避される。また、２段目のショットピーニングで
は、タンブラショット機内で、直径が比較的小さいカッ
トワイヤを使用し、特に投射速度を比較的遅くし比較的
長時間投射すれば、ばねの表面に付与される圧縮残留応
力の値が増し、かつその均一化が図られる。この場合に
も設備の損傷は少なく、かつ２段目に小径のカットワイ
ヤを用い１段目と同様のショットピーニングを施した比
較品２より疲労強度が優れている。このように、本発明
の方法によれば、比較的短時間のショットピーニングに
よって、コイルばねの耐久性を高めることができるの
で、生産性が向上し、設備の摩耗も防ぐことができる。
カットワイヤの硬さ、各段におけるワイヤの直径、投射
速度等の前記範囲は、上記効果を達成するために適した
ものとして決定した。
イヤを用い、１段目のショットピーニングでは、ばねを
そのコイル中心軸の周りに回動可能に支持した状態で、
直径が比較的大きなカットワイヤを使用し、特に投射速
度を速くすれば、短時間の強い投射でコイルばね内部の
深い位置まで圧縮残留応力が付与される。しかも、投射
時間が短いので設備の損傷が少なく、ばねの端末の摩耗
も回避される。また、２段目のショットピーニングで
は、タンブラショット機内で、直径が比較的小さいカッ
トワイヤを使用し、特に投射速度を比較的遅くし比較的
長時間投射すれば、ばねの表面に付与される圧縮残留応
力の値が増し、かつその均一化が図られる。この場合に
も設備の損傷は少なく、かつ２段目に小径のカットワイ
ヤを用い１段目と同様のショットピーニングを施した比
較品２より疲労強度が優れている。このように、本発明
の方法によれば、比較的短時間のショットピーニングに
よって、コイルばねの耐久性を高めることができるの
で、生産性が向上し、設備の摩耗も防ぐことができる。
カットワイヤの硬さ、各段におけるワイヤの直径、投射
速度等の前記範囲は、上記効果を達成するために適した
ものとして決定した。
【００２３】第２の発明に対応する実施品３は、タンブ
ラショット機内でショットピーニングを施した。１段目
のカツトワイヤの硬さが低いために処理時間が長くなる
が、設備の摩耗は少なく、２段目のハードショットピー
ニングによって図２に示すように耐久性は優れたものに
なっている。
ラショット機内でショットピーニングを施した。１段目
のカツトワイヤの硬さが低いために処理時間が長くなる
が、設備の摩耗は少なく、２段目のハードショットピー
ニングによって図２に示すように耐久性は優れたものに
なっている。
【００２４】本発明は、２段目のショットピーニングに
Ｈｖ７００級のほか、Ｈｖ８００級の硬さのカットワイ
ヤを使用し、また１段目には１．０〜０．６ｍｍ径のカ
ットワイヤを、２段目には０．４〜０．２ｍｍ径のカッ
トワイヤを使用することができる。また、本発明の方法
は、上記実験のように、素線として、特に、重量％に
て、Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５
％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％
と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６
％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２
％の中から選ばれた少なくとも一元素とを含み、残部が
Ｆｅ及び不純物元素からなる高強度のオイルテンパー線
に適用して効果的に実施することができる。さらに、上
記の実験では、１、２段目とも投射時間３０分の条件で
実施したが、一般的に各段とも少なくとも１５分の投射
を必要とする。本発明の方法によれば、設備の摩耗や硬
いカットワイヤの使用が少ないので、製造費用を低下で
きるという利点もある。
Ｈｖ７００級のほか、Ｈｖ８００級の硬さのカットワイ
ヤを使用し、また１段目には１．０〜０．６ｍｍ径のカ
ットワイヤを、２段目には０．４〜０．２ｍｍ径のカッ
トワイヤを使用することができる。また、本発明の方法
は、上記実験のように、素線として、特に、重量％に
て、Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５
％、Ｍｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％
と、Ｍｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６
％、Ｎｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２
％の中から選ばれた少なくとも一元素とを含み、残部が
Ｆｅ及び不純物元素からなる高強度のオイルテンパー線
に適用して効果的に実施することができる。さらに、上
記の実験では、１、２段目とも投射時間３０分の条件で
実施したが、一般的に各段とも少なくとも１５分の投射
を必要とする。本発明の方法によれば、設備の摩耗や硬
いカットワイヤの使用が少ないので、製造費用を低下で
きるという利点もある。
【００２５】上記第１及び第２の発明において、３段目
として、Ｈｖ５００〜６５０を有する直径０．３〜０．
１ｍｍのカットワイヤ又はビーズによるショットピーニ
ングを追加することもでき、これによってばね表面の強
度はさらに向上するが、設備及びばね端末の損傷には影
響しない。
として、Ｈｖ５００〜６５０を有する直径０．３〜０．
１ｍｍのカットワイヤ又はビーズによるショットピーニ
ングを追加することもでき、これによってばね表面の強
度はさらに向上するが、設備及びばね端末の損傷には影
響しない。
【図１】 コイルばねの製作工程を示すブロックダイヤ
グラムである。
グラムである。
【図２】 実施品及び比較品コイルばねの耐久試験の結
果で、応力振幅と耐久回数との関係を示すグラフであ
る。
果で、応力振幅と耐久回数との関係を示すグラフであ
る。
【図３】 実施品及び比較品コイルばねの表面からの深
さと圧縮残留応力との関係を示すグラフである。
さと圧縮残留応力との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 音羽 卓 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 素線としてオイルテンパー線を用い、コ
イリングし、窒化処理を施した弁ばねを、該弁ばねのコ
イル中心軸の周りに回動可能に支持した状態にて、Ｈｖ
６５０〜８５０を有する直径１．０〜０．６ｍｍのカッ
トワイヤを投射し、ついでタンブラショット機内にて前
記硬さを有する直径０．４〜０．２ｍｍのカットワイヤ
を投射することを特徴とする弁ばねの製造方法。 - 【請求項２】 前記Ｈｖ６５０〜８５０を有する直径
１．０〜０．６ｍｍのカットワイヤの投射速度が７０〜
９０ｍ／秒であることを特徴とする請求項１に記載の弁
ばねの製造方法。 - 【請求項３】 前記Ｈｖ６５０〜８５０を有する直径
０．４〜０．２ｍｍのカットワイヤの投射速度が５０〜
７０ｍ／秒であることを特徴とする請求項１又は２に記
載の弁ばねの製造方法。 - 【請求項４】 前記オイルテンパー線が、重量％にて、
Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍ
ｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％と、Ｍ
ｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６％、Ｎ
ｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％の中
から選ばれた少なくとも一元素とを含み、残部がＦｅ及
び不純物元素からなることを特徴とする請求項１ないし
３のいずれかに記載の弁ばねの製造方法。 - 【請求項５】 素線としてオイルテンパー線を用い、コ
イリングし、窒化処理を施した弁ばねに、Ｈｖ５００〜
６５０を有する直径１．０〜０．６ｍｍのカットワイヤ
をタンブラショット機内にて投射し、ついでＨｖ６５０
〜８５０を有する直径０．４〜０．２ｍｍのカットワイ
ヤをタンブラショット機内にて投射することを特徴とす
る弁ばねの製造方法。 - 【請求項６】 前記オイルテンパー線が、重量％にて、
Ｃ：０．４５〜０．８％、Ｓｉ：１．２〜２．５％、Ｍ
ｎ：０．５〜１．５％、Ｃｒ：０．５〜２．０％と、Ｍ
ｏ：０．１〜０．７％、Ｖ：０．０５〜０．６％、Ｎ
ｉ：０．２〜２．０％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％の中
から選ばれた少なくとも一元素とを含み、残部がＦｅ及
び不純物元素からなることを特徴とする請求項５に記載
の弁ばねの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057336A JPH10251748A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 耐久性に優れた弁ばねの製造方法 |
| US09/038,976 US6027577A (en) | 1997-03-12 | 1998-03-12 | Manufacturing method of valve spring superior in durability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9057336A JPH10251748A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 耐久性に優れた弁ばねの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10251748A true JPH10251748A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=13052738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9057336A Pending JPH10251748A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | 耐久性に優れた弁ばねの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6027577A (ja) |
| JP (1) | JPH10251748A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011058706A1 (ja) * | 2009-11-11 | 2011-05-19 | 日本発條株式会社 | 減圧弁装置 |
| WO2012014542A1 (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | 新東工業株式会社 | ショットピーニング方法及びショットピーニング装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000126929A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-09 | Univ Saga | 歯車高品質化処理システムおよび該システムに用い得るバレル処理装置 |
| TW486801B (en) * | 2000-04-07 | 2002-05-11 | Taiwan Semiconductor Mfg | Method of fabricating dual damascene structure |
| US6811149B1 (en) * | 2003-10-27 | 2004-11-02 | Daniel E. Johnson | Fatigue and damage tolerant coil spring |
| US7946009B2 (en) * | 2007-04-17 | 2011-05-24 | Mssc Us | Peening method for vehicle suspension spring |
| US8308150B2 (en) * | 2009-06-17 | 2012-11-13 | Nhk Spring Co., Ltd. | Coil spring for vehicle suspension and method for manufacturing the same |
| US8936236B2 (en) * | 2009-09-29 | 2015-01-20 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Coil spring for automobile suspension and method of manufacturing the same |
| JP5550405B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2014-07-16 | 中央発條株式会社 | ばねの製造方法 |
| JP5711539B2 (ja) | 2011-01-06 | 2015-05-07 | 中央発條株式会社 | 腐食疲労強度に優れるばね |
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| JPH0347938B2 (ja) * | 1984-02-20 | 1991-07-22 | Mitsubishi Steel Mfg | |
| JPH0531671A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-09 | Chuo Spring Co Ltd | コイルばねのピーニング処理方法 |
| JPH05177544A (ja) * | 1991-11-26 | 1993-07-20 | Tougou Seisakusho:Kk | コイルばねの製造方法 |
| JPH0841533A (ja) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Togo Seisakusho:Kk | コイルばねの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2249677A (en) * | 1940-07-11 | 1941-07-15 | Eaton Mfg Co | Apparatus for treating coil springs |
| US4604881A (en) * | 1982-11-30 | 1986-08-12 | Rockwell International Corporation | Shot peening machine |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP9057336A patent/JPH10251748A/ja active Pending
-
1998
- 1998-03-12 US US09/038,976 patent/US6027577A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| WO2012014542A1 (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | 新東工業株式会社 | ショットピーニング方法及びショットピーニング装置 |
| US9073176B2 (en) | 2010-07-27 | 2015-07-07 | Sintokogio, Ltd. | Method for shot-peening and a shot-peening machine |
| JP5803918B2 (ja) * | 2010-07-27 | 2015-11-04 | 新東工業株式会社 | ショットピーニング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6027577A (en) | 2000-02-22 |
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