JPS58207324A - 高強度コイルばねの製造方法 - 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、高強度でかつ靭性の高いコイルはねを得るこ
とのできる高強度コイルなねの製造方法に関する。

従来一般に行なわれているコイルはねの製造方法は、は
ね銅をコイリングしたのち焼入れ、焼もどしを行なうも
のであって、高強度化させる一手段として焼もどし温度
を低下させる（低温焼もとじに行なう）ことか知られて
いる。しかしなからこの場合、焼もどし温度の低下に汗
なってはね−の靭性が漸次低減するという問題があり、
耐疲れ強さに問題がでてくる。また、コイリングを熱間
で行なった場合には、成形時に加工疵を生じ易く、疲れ
強さに悪影響を及ぼすこともめる。

ところで第１図は、焼入れまたは焼もどしたばね鋼（Ｓ
ＵＰ　７　）の温間加工性に及ぼす焼もどし温度の影ｆ
＃１ヲ示す。この図から仰れるように、室温では焼なま
し材の方が延性が大きいのに対し、焼もどし温度が３０
０℃以上になると、焼入れ材の方が高延性を示し、温間
加工性が凌れていることが判る。すなわち、３００℃以
上の焼もどし温度で加工する場合、焼入れ材の方が大き
な加工度を与えることができる。

一方第２図は、上記はね鋼の場合において焼もどし温間
加工性に及ぼす焼もどし時間の影響を示す。この図から
知れるように、焼もどし時間が３分もあれば延性が最大
になシ、きわめて短時間で高延性を示すことが判る。

また、第３図に凭もどし材ヒ焼な１し材の温間鍛造（通
常材、すえ込み率６６．５％）における引張強さを示し
、第４図に同材料の耐衝撃値を比較した。これらの図か
ら知れるように、焼入れ材の方が、通常の焼なまし材に
比べ著しく強度が高く、かつ耐衝撃値も大で高靭性を有
することが判る。

本発明は上記事情にもとづきなされたものでその目的と
するところは、ばね鋼に温間加工を実施して高強度でか
つ靭性の高いコイルばねを得ることのできる高強度コイ
ルはねの製造方法を提供することにある。

すなわち本発明は、ばね鋼を焼入れしたのち、所定の焼
もどし温度まで再加熱するとともに、この焼もどし温度
域で上記はね鋼に族シカを付与しつつコイリングを行な
い、そののち冷却するようにした高３度コイルはねの製
造方法である。

以下本発明の一実施例にろいて図面を参照しね鋼Ａは加
熱冷却装置ＩＫよって急速加熱および急速冷却されるよ
うになっている。２．３はこの加熱冷却装置１のうち加
熱機構を構成する電極であって、これら電極２．３には
図示しない通電トランスを介して所望の通電量が与えら
れるようになっている。一方、上記加熱冷却装置１の冷
却機構は、低温空気発生器４・・・と、電空比例弁等を
利用した流量調整ｆＰＳ・・・と、ニアコンプレッサ６
と、制御用コンピュータ７などから構成されている。上
記低温空気発生器４・・・は流童調廠升５・・・全通じ
て送られてくる圧搾空気上ψ」えはマイナス数十℃程度
の低温にして噴出せしめ１ばね＊　Ａ　を急速冷却する
ものである。

そして七の冷却速度は、上記制御用コンピーータフによ
ってＷｒ、＠調整弁５・・・の開度を調泌して空気流量
全調整することにより行なうようになっている。

また、素材Ａ犯−面温度全恢出するため、放射温度計等
の温度測定器８が設けられていて、その温度信号を制御
用コンピー−タフに入力できるようにしである。

また、第６図はコイリング装置部の概略を示し、図中１
０．１１はばね鋼Ａに族シカを付与するための制御ロー
ラであって、２個または３矢印Ｊ′１方向の捩シ回転力
に対して抵抗力、あるいは積極的に逆転力を与え、素材
Ａを捩υつつコイリングできるようになっている。

上記素材Ａは、芯金を用いてコイリングするようにして
もよいし、あるいは複数輌の成形ローラ（図示せず）を
用いて任意の曲率でコイリングするようにしてもよい。

そしてコイリング俊のにね′＃４Ａを急冷するための冷
ｋＨ＊１２が設けられている。この冷却装置１２は、第
５図に示した加熱冷却装置ｌのものと同様に、低温空気
発生器１３と流量調整弁１４、制御用シンビーータ等の
組合わせによって、圧搾空気を用い所望の冷却速度では
ね銅Ａを急冷するように構成されている。

以上のように構成された一実施例装置を用いて高強度コ
イルはねを得るには、１ず第５図の電極２．３に給電し
てばね鋼ＡＫ厘接接通電、オーステナイト化温度１で急
速加熱する。次いで、低温空気発生器４・・・を作動さ
せてばね鋼Ａの表面をマルテンサイト生成温度以下まで
急冷し、焼入れマルテンサイトを得る。このときの冷却
速度の調整は、温度画定器８によってばねＭＡの表面温
度を検出しつつ、その温度信号を制御用コンピュータ７
にフィードバックし、流量調整弁５・・・の空気流量を
制御して行なう。

以上の操作によシ焼入れ１椎２ｏ（第７図参照）が終了
するが、上記加熱冷却装置１によれば１直接週箋による
急速加熱であるために、メーステナイト化域において再
結晶による結晶粒成長が抑制され、倣幽な結晶ＥＬを得
ることができる。

次に、再び′ｌＬ極２．３に給電して所定の焼もどし温
度（３００℃以上）１で急速加熱する。

この焼もどし加熱時間としては３分程度かよくこの温度
で更に数分間保持するようにしてもＬいが、前述したよ
うに（第２図）３分以上加熱しても加工性同上は望めな
いことから、３分程度で充分である。なお、焼もどし温
度は、宵熱ぜい性等の不具合を生じない温度に設足する
必要があるのは勿論である。

以上のように焼もどし温度１で加熱する工程２ノを経た
のち、はねｍＡは第６図のコイリング装置部なで搬送さ
れ、コイリング工程２２が実施さ扛る。このコイリング
工程２２でに、芯金あるいは成形ローラ等を用いてはね
鋼をコイリングしつつ、このとき生じる涙９回ｉｔ節１
−ローラ１０，１１によって伺末し、にね−Ａに捩ρ刀
を与える。そしてはね−Ａの表面における総ひずみが例
えは０．１ないし０．４哩度、あるいｒｌ：；ｆ：７シ
以上となるように曲げ（コイリングジと捩りを同時に付
加する。このようにコイリングの加工度は比教的大きい
が、前記し罠ように（第１図蚕照）焼入れしたばね策は
、３０　（ｌ　Ｃ以上の脱もどし温良で加工すｉＬは冒
遮辰江を示すため、大きな加工匿ヲ与えることが可能で
ある。

そして、上記のごとくコイリングされたばね鋼Ａは、コ
イリング直後に冷却装置１２によって所定の冷却速度で
急冷される。この急冷工程２３によってばね鋼Ａの回復
軟化が抑制され、結晶粒の微細化が助長される。

また、必要に応じて座研摩、ショットピーニング、セッ
チング、防錆処理等（これらは必らずしも必要としない
場合もある）會経て製品となる。

しかして上記方法によれば、現もどし途中に曲けと飯シ
とを組合わせた塑性変形を与えることで、動的ひずみ時
効によシ、従来法（低温焼もどしするもの）以上の強度
と疲労強度を有したコイルばねが得られるものである。

金属組織的には、現入れマルテンサイトの焼もどし段階
で加工を与えると、転位と溶質原子とが相互作用を生じ
、いわゆる動的ひずみ時効を生じて高甑度化につながる
。そして場合によっては、加工誘発または促進による析
出を生じるために・一層の強度増加が期待できる。なお
、このとき焼もどしの加熱速度と加工度が大きいほど、
回復による軟化に先行してひずみ時効が生じるため、焼
もどし温間加工の効果が大である。

なお、ばね鋼Ａｉ加熱する手段としては加熱速度や加熱
温度の制御が容易な点で上記した直接通電加熱機構が最
適であるが、例えば高周波誘導コイルを用いた加熱機構
その他の加熱炉を用いても本発明の所期の目的は遅成し
得る。

本発明方法は前記したごとく、焼入れしたはね鋼を焼も
どし段階で温間加工するようにしたから、高延性で大き
な加工＃を付与できる。そしてこの場合、ばね鋼に振シ
カを付与しつつコイリング（曲け）を行なうという大き
な加工度を付加できるから、動的ひずみ時効等の材料表
面での焼もどし温間加工効果１顕著に発揮せしめること
ができ、高強度で高靭性のコイルばねが侍られる０また
、焼もどし温度での温間加工であるから、熱間でコイリ
ングを行なった場合のような成形時の表面加工疵の発生
がなく、疲れ強さの向上に寄与できる。また、従来のよ
うな低温焼もどしを要することなく、従って靭性を損な
うことなく高強度化が図れるという大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼入れ材と焼な１し材の加工度を示す図、第２
図は焼もどし加熱時間と加工度との関係を示す図、第３
図は焼もどし材と焼なまし材の引張り強さを示した図　
第４図に焼もどし材と焼なまし材の耐ｆＭ隼性を示した
図０第５図は本発明方法を実施するための加熱冷却装置
部の概略因、第６図は同じくコイリング装置部の概略図
、第７図は不発明方法の一例を工程順に表わしたブロッ
ク図である。 Ａ・・・ばね鋼、１・・・加熱冷却装置、２．３・・・
電憔、１０．１１・・・制御ローラ、１２・・・冷却装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. はね鋼を焼入れしたのち、所定の焼もどし温度まで再加
   熱するとともに、この焼もどし温度域で上記はね−に捩
   りカを付与しつつコイリングを行ない、そののち冷却す
   ることを特徴とする高強度コイルはねの製造方法。