JPS58193323A - 高強度ばねの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼入焼戻処理により製造される高強度ばねの
製造法にか＼わるものであり、さらに詳しくは、鋼を素
材とし、焼入焼戻処理によって製造されるＨＲＯ５０（
ロックウェル硬さ）以上の硬さを有する高強度板ばね、
コイルばねの製造法に関するものである。

従来のばねの製造法は、コイルばねな代表例として示す
と、所定の鋼材な冷間厄るいは熱間で成形したる後、焼
入焼戻処理をし、ショットピーニング、セツティング、
塗装を経て、製品となる。この従来工程においては、主
としてＣ００４５％以上のばね鋼を用い、４ｏｏ℃以上
の温度で焼戻し、ＨＲＯ５０以下（引張強さ１８０　Ｋ
灯Δ２以下相当）に調整されている。

しかし、最近ばねの高強度化に対する要求が強く、特に
乗用車用の懸架ばねは、車体重量軽減のために高強度化
が望まれている。この要望に対し、従来法のように、４
ｏｏ℃以上の焼戻温度で対処しようとすれば、現状のば
ね鋼より高合金鋼でないと、ＨＲ’０５０以上のばねを
造ることは出来ず、高合金鋼にすれば高価なばねになっ
てしまう。

本発明は、このような実状に鑑みなされたものであって
、その要旨は、焼入焼戻処理による通常のばね製造法に
おいて、主たる成分がＣＯ・３％以上０．４５％未満、
Ｓ’１０．’１％〜２％　ＭｎＯ，３％〜１％、Ｏｒ１
％以下からなる鋼を用い、８０〜２００℃の低温焼戻し
することを特徴とする高強度ばねの製造法にある。

以下に本発明について詳細に説明する。

まず、素材の化学成分を限定した理由について述べる。

Ｃは、ばねに所定の強度を附与するに重要な元素であっ
て、０．３％以上でないとＨＲＯ５０以上の強度を得る
ことが出来ない。しかし、０．４５％以上になると、ば
ねの重要な特性の一つである疲労強度が劣化し、高強度
ばねとはなり得ない。

Ｓｌ　　は、製鋼上脱酸剤として必要な元素であって、
そのために、ｏ、１９７０以上必要である。また、Ｓｉ
　　は焼入した鋼を焼戻すとき、鋼の焼戻しによる軟化
を軽減するので、高強度ばねにとって重要な元素である
。しかし、２％を超えると疲労強度が劣化する。

Ｍｎ　　は、Ｓｉ　　とともに製鋼上、重要な元素であ
って、そのために０．３％以上必要である。また、Ｍｎ
　　は・鋼の焼入性を高めるに必要な元素であって、そ
の添加量は、ばねのサイズによって決められるべきもの
であるが、対象となるばねにおいては、１％超は必要な
い。

Ｏｒ　は、Ｍｎ　　とともに鋼の焼入性を高める元素で
あって、ばねのサイズにより、Ｍｎ　　量との兼ね合い
で決めるものであるが、１チ超は必要ない。

次に、焼戻温度について述べる。上記成分からなる鋼材
でばねを造るに、焼入れたま＼の状態では、置き割れが
生じる。また、ばねの重要な特性であるへたりが大きく
、ばねとして使用に耐えない。それらのために、焼入れ
たばねは、８０℃以上あ温度で焼戻さなければならない
。しかし、その温度は、２００℃以下で十分である。

２００℃を超える温度で焼戻すると、所定の強度を確保
することが出来ない。

本発明の最大の特徴は、このように特定成分範囲の鋼を
低温焼戻しすることにあって、そのために次のような効
果が生じる。

ばねの製造工程は、その概要を前述したが、焼戻温度を
８０〜２００℃と、低温にすることによ　　ｉ′って、
焼戻処理をセツティングの後に行なうことも出来る。す
なわち、ばね製造工程におけるンヨットピーニング、セ
ツティング処理は、ばねの性能を高めるに重要な工程で
あって、概して、ばね表面に圧縮残留応力を附与するた
めの工程であるから、これらの処理後、従来の４００℃
以上の高い温度で焼戻処理を行なうと、せっかく附与し
た残留応力が低減してしまうが、２００℃以下の低温焼
戻しならば、ショットピーニング、セツティング後に焼
戻しても、残留応力の低減は無視出来るほど小さい。こ
の事実によって、乗用車用懸架ばねのように、最終工程
で約１８０℃で焼付塗装する場合、この焼付塗装時の熱
で、焼戻しを行なわせしめ、結果として焼戻工程を省略
することが出来る。

また、焼付塗装しないばねの場合には、目的とするはね
強度およびばねサイズにより、適当に素材の化学成分を
選定して、８０〜１００℃で焼戻すようにすることが出
来る。そうすれば、沸騰水中で焼戻すことが出来、特定
の焼戻炉が必要Ｃなくなる。

以下、実施例により本発明の効果をさらに具体的に述べ
る。

実施例１ 第１表に示す化学成分からなる１１．５−の皮むき鋼線
を用い、直径１００ｍｍ、ピッチ４５箭、有効捲数６の
コイルばねを各１２個ずつ冷開成形した。これらを８６
０℃の無酸化雰囲気炉でオーステナイト化した後、水ま
たは油中に焼入れした。その後、第２表Ｃ二足す各温度
で３０分間、焼戻処理をし、ショットピーニング、セツ
ティング処理をして、それぞれ１２個ずつのコイルレノ
くネの硬さ、疲労寿命、へたりを測し、それらの平均値
を求めた。

それらの結果を第２表に示した。

第１表 ＊　ａツクウェルＣスケール（ＨＲＣ）＊＊　剪断応力
６５±５０　Ｋ９ｆ／ｒａｎ２で疲労試験したときの、
破断までの繰返し数 ＊＊＊　　最大剪断応カが１１５　Ｋｆｆ／１ｍｎ　２
になるようにばねに荷重ながけ、９６時間放置した後の
残留剪断歪 厘１〜４は本発明、去になるものを示し、屋５〜１１は
、その比較はねあるいは従来法（扁８．９）になるばね
の性能を示す。同表中、９０℃〜９５℃の焼戻処理は沸
とう水中で行ったものである。

第２表から明らかなように、本発明になるばねは、ＨＲ
Ｃ５０以−Ｌであって、剪断応力で６５±５０Ｋｇｆ／
ｍｍ　２という高応力下の疲労寿命および１１５に９ｆ
／ｍｍ　２９６時間のへたりとも、比較はねあるいは従
来法になるばねに比べて優れていることがわかる。

実施例２ 第１表に示したＢ鋼の１１．５−４の鋼線を用い実施例
１と同じ形状のばねを造り、８６０℃の無酸化炉でオー
ステナイト化した後、水焼入し、ショットピーニング、
セツティング処理をし、焼付塗装（約１８０℃）した後
、実施例Ｉと同様のばね性能試験をした。

その結果、硬さ：ＨＲＯ５２、疲労寿命：３０×１♂以
上、へたり：２×Ｉσ４で、第２表の泥２とは＼゛同じ
性能を示し、焼戻処理を焼付塗装時の熱処理で代替出来
ることが実証された。

なお、これまでの説明はコイルばねな代表例、にして行
って来たが、板ばねについても、ばね特性を付与する基
本的な考え方は変らないものであり、本発明が板ばねに
も適用されるものであることは云うまでもない。

以上述べたところがら明らかな如く、本発明法は従来に
ない高強度ばねな、熱エネルギー少なく提供するもので
あって、産業上の効果は極めて顕著なものがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焼入焼戻処理による通常のばね製造法において、主たる
   成分がＣ０１３％以上０．４５％未満、５ｉＯ０１％〜
   ２％、Ｍｎ０．３％〜１％、Ｏｒ　１％以下からなる鋼
   を用い、８０〜２００℃の低温焼戻しすることを特徴と
   する高強度ばねの製造法。