KR20080077313A - 스프링용 강선 - Google Patents

스프링용 강선

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KR20080077313A
KR20080077313A KR1020077028480A KR20077028480A KR20080077313A KR 20080077313 A KR20080077313 A KR 20080077313A KR 1020077028480 A KR1020077028480 A KR 1020077028480A KR 20077028480 A KR20077028480 A KR 20077028480A KR 20080077313 A KR20080077313 A KR 20080077313A
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KR
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steel wire
spring
phosphate film
diameter
lubricant
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KR1020077028480A
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아키후미 마츠오카
유이치 사노
켄이치 오카모토
Original Assignee
스미토모 덴코 스틸 와이어 가부시키가이샤
토치기 스미토모 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

스프링용 강선은, 피막량이 3.0 ~ 5.5g/㎡인 인산염 피막이 형성된 강선을 신선(伸線)해서 이루어진다. 또, 스프링용 강선의 표면거칠기를 R, 선직경을 d로 했을 경우에 R/d의 값이 1.06 × 1O-3 ~ 3.92 × 1O-3으로 되어 있다.

Description

스프링용 강선{STEEL WIRE FOR SPRING}
본 발명은, 스프링용 강선에 관한 것이다.
스프링용 강선의 하나로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 인산염 피막이 형성된 것이 공지되어 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2005-171297호 공보
도 1은 본 실시형태에 관련되는 스프링용 강선을 이용한 코일스프링의 사시도;
도 2는 본 실시형태에 관련되는 스프링용 강선의 제조방법을 도시한 도면;
도 3은 코일스프링의 제조장치를 도시한 개략구성도;
도 4는 10점 표면거칠기를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
W1: 스프링용 강선 S1: 코일스프링
그런데, 인산염 피막이 형성된 스프링용 강선에서는, 인산염 피막의 영향에 따라, 스프링 가공 시의 양품률이 저하되는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.
그래서, 스프링 가공 시의 양품률을 향상시키기 위해, 본 발명의 목적은, 스프링 성형 시의 가공성이 양호한 스프링용 강선을 제공하는 것으로 한다.
본 발명의 스프링용 강선은, 피막량이 3.0 ~ 5.5g/㎡인 인산염 피막이 형성된 강선을 신선(伸線)함으로써 얻어지며, 표면거칠기를 R, 선직경을 d로 했을 경우에 R/d의 값이 1.O6 × 1O-3 ~ 3.92 × 1O-3인 것을 특징으로 하는 것이다.
피막량을 3.Og/㎡이상으로 함으로써, 신선 시에 있어서, 피막이 얇은 것에 기인하는 선표면 눌어붙음의 결함을 방지할 수 있다. 피막량을 5.5g/㎡이하로 함으로써, 신선 시에 있어서, 피막이 두꺼운 것에 기인하는 다이스의 막힘을 억제할 수 있다. 따라서, 선표면 눌어붙음의 결함이나 손상이 없는 스프링용 강선을 얻을 수 있다.
그런데, 스프링용 강선을 제조할 때에는, 소망하는 직경으로 하기 위해서 신선을 실행한다. 신선이나 신선 후의 스프링 성형을 원활하게 실행하기 위해서, 신선을 실시하기 전의 강선에 윤활제를 부착시키는 경우가 있다. 신선 후의 표면거칠기를 R, 선직경을 d로 했을 경우에 R/d의 값이 1.06 × 1O-3 ~ 3.92 × 1O-3인 스프링용 강선에 있어서는, 윤활제가 강선 표면에 균일하게 잔존하고 있음으로써, 스프링 성형을 안정적으로 실행할 수 있다.
이상과 같이, 선표면 눌어붙음의 결함이나 다이스의 막힘에 의한 손상이 없고, 또한, 윤활제가 균일하며 확실히 잔존하고 있는 스프링용 강선을 얻을 수 있다. 이와 같은 스프링용 강선은, 스프링 성형 시의 가공성이 양호한 것으로 된다.
바람직하게는, 선직경이 0.45㎜이하이며, 표면이 인산염 피막과 신선 시에 이용한 윤활제에 의해 피복되어 있으며, 해당 표면에 대한 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 0.04 ~ 0.09g/㎡이다. 혹은, 바람직하게는, 선직경이 0.45㎜초과이며, 표면이 인산염 피막과 신선 시에 이용한 윤활제에 의해 피복되어 있으며, 해당 표면에 대한 인산염 및 윤활제의 합계부착량이 0.12 ~ 0.14g/㎡이다. 합계부착량이 0.04 ~ O.O9g/㎡ 또는 O.12 ~ O.14g/㎡이면, 스프링 성형 시에 있어서의 지그의 미끄러짐이 안정되고, 또 인산염 피막에 의한 분진의 발생이 거의 발생하지 않아서, 가공성이 보다 우수한 스프링용 강선을 얻을 수 있다.
또, 바람직하게는, 강선에 있어서의 인산염 피막은, 전해처리에 의해 형성된 것이다. 이 경우, 인산염 피막이 균일한 강선을 얻을 수 있다. 따라서, 가공성이 양호한 스프링용 강선을 보다 확실히 얻을 수 있다.
또, 바람직하게는, 강선은 고탄소 강선이다. 이 경우, 강도가 우수한 스프링용 강선을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 스프링 성형 시의 가공성이 양호한 스프링용 강선을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 스프링용 강선을 이용하면, 스프링의 양품률을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 매우 적합한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 설명에 있어서, 동일요소 또는 동일기능을 가지는 요소에는, 동일부호를 이용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 실시형태에 관련되는 스프링용 강선을 이용한 코일스프링의 사시도이다. 도 1에 도시된 코일스프링(S1)은, 스프링용 강선(W1)을 권회(卷回)한 것이다. 스프링용 강선(W1)은, 인산염 피막이 형성된 강선을 신선한 것이다. 강선은 고탄소 강선이다. 고탄소 강선을 이용함으로써, 강도가 우수한 스프링용 강선을 얻을 수 있다.
스프링용 강선(W1)의 제조방법을 설명한다. 도 2는 스프링용 강선(W1)의 제조방법을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스프링용 강선(W1)을 제조할 때에는, 우선, 공급릴로부터 풀린 강선을, 메커니컬 디스케일러(mechanical descaler) 등에 의해 벤딩한다(스텝 S21). 벤딩 후, 강선을 산세(酸洗, Pickling)해서, 강선의 표면에 부착된 산화물을 제거한다(스텝 S22). 산세에는, 전해방식 또는 비전해방식(배치방식)을 이용할 수 있지만, 본 실시형태에서는, 강선을 음극으로 한 전해방식을 적용한다. 그 이유에 대해서는 이후에 상세히 설명한다.
산세 후, 강선의 수세를 실행하여, 표면에 부착되어 있는 산용액을 씻어낸다(스텝 S23). 수세 후, 강선의 표면조정을 실행한다(스텝 S24). 표면조정은, 인산염 피막을 보다 신속히 형성시키고, 또한 치밀한 피막을 형성하기 위해서 실행된다.
표면조정이 실시된 강선에, 인산염 피막화성을 실행한다(스텝 S25). 인산염 피막화성에는, 전해방식 또는 비전해방식(배치방식)을 이용할 수 있지만, 본 실시형태에서는, 강선을 음극으로 한 전해방식을 적용한다. 형성되는 인산염 피막의 피막량은 3.O ~ 5.5g/㎡로 한다. 피막량이 3.Og/㎡보다 작은 경우, 신선 시에 선표면 눌어붙음의 결함이 발생하기 쉬워진다. 피막량이 5.5g/㎡보다 큰 경우, 신선 시에 다이스의 막힘이 발생하여, 표면상태가 균일한 강선을 좀처럼 얻을 수 없게 된다. 인산염 피막의 피막량을 3.0 ~ 5.5g/㎡로 함으로써, 선표면 눌어붙음의 결함이나 손상이 없는 스프링용 강선을 얻을 수 있다.
계속해서, 인산염 피막이 형성된 강선을 탕세(湯洗)한다(스텝 S26). 탕세는, 산용액을 씻어내는 동시에 인산염 피막의 형성을 촉진시키는 목적으로 실행된다. 탕세 후, 강선을 건조시킨다(스텝 S27). 그리고, 건조된 강선에 윤활제를 부착시키고, 다이스를 이용해서 신선한다(스텝 S28). 이상과 같이 해서, 스프링용 강선(W1)을 얻을 수 있다. 얻어진 스프링용 강선(W1)은 권취 릴에 권취된다.
또한, 상기의 제조방법에서는, 스프링용 강선(W1)의 표면거칠기를 R, 선직경을 d로 했을 경우에 R/d의 값이 1.06 × 10-3 ~ 3.92 × 10-3으로 되도록 조정된다. R/d의 값이 이 범위로 되도록 조정함으로써, 표면에 윤활제가 균일하게 잔존한 스프링용 강선(W1)을 얻을 수 있다. R/d의 값이 1.06 × 10-3보다도 작으면, 표면이 지나치게 평탄하기 때문에, 신선 중에 윤활제의 대부분이 다이스쪽에 부착되어서, 윤활제가 거의 잔존하고 있지 않은 스프링용 강선(W1)으로 될 가능성이 있다. R/d의 값이 3.92 × 10-3보다도 크면, 표면이 지나치게 거칠기 때문에, 윤활제의 분포가 불균일한 스프링용 강선(W1)으로 될 가능성이 있다. R/d의 값이 1.06 × 10-3 ~ 3.92 × 10-3으로 조정된 스프링용 강선(W1)을 이용하면, 표면에 윤활제가 균일하게 부착되어 있기 때문에, 코일스프링(S1)의 성형을 원활하게 실행할 수 있다. 또, R/d의 값이 1.06 × 10-3 ~ 2.27 × 10-3이면, 표면에 윤활제가 보다 균일하게 부착되기 때문에 바람직하다.
또한, 상기의 제조방법에서는, 선직경이 0.45㎜이하(예를 들면 0.26 ~ 0.45㎜)이며, 스프링용 강선(W1)에 있어서의 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 0.04 ~ 0.O9g/㎡로 되도록 조정된다. 합계부착량이 O.O4g/㎡보다도 작으면, 코일스프링(S1)의 성형 시에, 지그의 미끄러짐이 악화하는 경우가 있다. 합계부착량이 O.O9g/㎡보다도 크면, 지그가 과도하게 미끄러지기 쉬워지거나, 코일스프링(S1)의 성형 시에 분진이 발생하거나 하는 경우가 있다. 선직경이 0.45㎜이하인 경우, 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 0.04 ~ 0.09g/㎡로 되도록 조정함으로써, 스프링용 강선(W1)을, 스프링 성형 시에 있어서의 지그의 미끄러짐이 안정되고, 인산염 피막의 분진이 좀처럼 발생하지 않는 것으로 할 수 있다.
마찬가지로, 선직경이 0.45㎜ 초과(예를 들면 0.50 ~ 1.80㎜)이며, 스프링용 강선(W1)에 있어서의 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 0.12 ~ 0.14g/㎡로 되도록 조정되는 것이 바람직하다. 합계부착량이 O.12g/㎡보다도 작으면, 코일스프링(S1)의 성형 시에, 지그의 미끄러짐이 악화하는 경우가 있다. 합계부착량이 0.14g/㎡보다도 크면, 지그가 과도하게 미끄러지기 쉬워지거나, 코일스프링(S1)의 성형 시에 분진이 발생하는 경우가 있다. 선직경이 0.45㎜ 초과인 경우, 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 O.12 ~ 0.14g/㎡로 되도록 조정함으로써, 스프링용 강선(W1)을, 스프링 성형 시에 있어서의 지그의 미끄러짐이 안정되고, 인산염 피막의 분진이 좀처럼 발생하지 않는 것으로 할 수 있다.
계속해서, 코일스프링(S1)의 성형방법에 대해서 설명한다. 도 3은 코일스프링(S1)의 제조장치를 도시한 개략구성도이다. 이 제조장치(M1)에 의하면, 권취 릴로부터 풀린 스프링용 강선(W1)은, 롤러(1)에 의해서 대략 직선형상으로 교정된다. 교정된 스프링용 강선(W1)은, 공급롤러(2)의 회전에 따라서 와이어 가이드(3)에 안내되고, 심봉(心棒)(5)을 따르도록 코일링 핀(4)에 의해서 굴곡되고, 권회되어 간다. 이 사이, 코일 간의 피치는 피치 툴(6)에 의해서 소정의 값으로 설정되고, 소정의 감은 수만큼 권회되면, 스프링용 강선(W1)은 커터(7)에 의해서 절단된다. 이와 같이 해서, 코일스프링(S1)이 성형된다.
다음에, 산세 및 인산염 피막화성에 전해방식을 적용하는 이유에 대해서, 설명한다. 전해방식과 비전해방식을 비교하기 위하여, 이하와 같은 실험을 실행하였다. 즉, 전해방식과 비전해방식에 의해 산세 및 인산염 피막화성을 실행하고, 인산염 피막의 피막량의 불균일을 조사하였다. 또한, 여기서 설명하는 비전해방식이란, 용액에 강선을 침지함으로써 산세 및 인산염 피막화성을 실행하는 것이다.
인산염 피막화성에는, PO4이온 20 ~ 70g/l, Zn이온 20 ~ 50g/l, NO3이온 30 ~ 80g/l 함유하는 용액을 이용하였다. 따라서, 형성되는 인산염 피막은 인산아연 피막으로 된다. 또, 인산염 피막화성 시의 온도는 75 ~ 85℃로 하였다. 강선은 1.05㎜ 직경과 5.OO㎜직경을 준비하고, 인산염 피막의 목표피막량을 5.5g/㎡로 하였다. 인산염 피막화성 시의 전류밀도는, 1.05㎜ 직경의 강선에 대해서는 13.2A/d㎡로 하고, 5.00㎜ 직경의 강선에 대해서는 11.8A/d㎡로 하였다. 인산염 피막화성 시의 처리탱크의 길이는 25000㎜으로 하였다. 인산염 피막화성 후, 탕세 및 건조를 실행하고, 각 강선에 있어서의 10㎜ 간격 5개소에 대해서 피막량을 측정하였다. 전해방식을 이용했을 때의 결과를 표 1에, 비전해방식을 이용했을 때의 결과를 표 2에 각각 나타낸다.
직경(㎜) 피막량(g/㎡)
실시예 1 포인트1 1.05 5.54
포인트2 1.05 5.69
포인트3 1.05 5.32
포인트4 1.05 5.22
포인트5 1.05 5.84
평균치 ± 표준편차치 - 5.502 ± 0.256
실시예 2 포인트6 5.00 5.36
포인트7 5.00 5.74
포인트8 5.00 5.23
포인트9 5.00 5.22
포인트10 5.00 5.65
평균치 ± 표준편차치 - 5.440 ± 0.241
직경(㎜) 피막량(g/㎡)
실시예 1 포인트11 1.05 4.95
포인트12 1.05 5.87
포인트13 1.05 5.21
포인트14 1.05 6.13
포인트15 1.05 5.90
평균치 ± 표준편차치 - 5.61 ± 0.504
실시예 2 포인트16 5.00 5.50
포인트17 5.00 5.04
포인트18 5.00 5.87
포인트19 5.00 4.52
포인트20 5.00 5.65
평균치 ± 표준편차치 - 5.316 ± 0.539
실시예 1의 포인트 1 ~ 5의 평균은 5.502g/㎡이며, 표준편차는 0.256이다. 이것에 대해서, 비교예 1의 포인트 11~15에 있어서의 인산염 피막의 피막량의 평균은 약 5.61g/㎡이며, 표준편차는 0.504이다. 이것으로부터, 1.05㎜ 직경의 강선에 대해서는, 전해방식을 적용하면, 비전해방식을 적용했을 경우와 비교해서 표준편차가 약 51% 저감하는 것을 알게 되었다.
실시예 2의 포인트 6 ~ 10의 평균은 5.440g/㎡이며, 표준편차는 0.241이다. 이것에 대해서, 비교예 2의 포인트 16 ~ 20의 평균은 5.316g/㎡이며, 표준편차는 0.539이다. 이것으로부터, 5.00㎜ 직경의 강선에 대해서는, 전해방식을 적용하면, 비전해방식을 적용했을 경우와 비교해서 표준편차가 약 55% 저감하는 것을 알게 되었다.
이상과 같이, 전해방식을 적용했을 경우에는, 비전해방식을 적용했을 경우와 비교해서, 피막량의 불균일이 적은, 균일한 인산염 피막이 형성되는 것을 알게 되었다. 따라서, 산세 및 인산염 피막화성에는 전해방식을 적용하는 것이 바람직하다.
다음에, 이하와 같은 실험을 실행해서, 스프링 성형 시의 가공성을 조사하였다. 즉, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행한 강선과 비전해방식에 의해 실행한 강선을 각각 복수 준비하고, 신선해서 스프링용 강선을 얻었다. 그리고, 이들의 스프링용 강선으로 코일스프링을 성형하고, 코일스프링의 양품률을 각각 조사하였다.
보다 구체적으로는, 실시예 3 ~ 6으로서, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행한 1.05㎜ 직경의 강선으로서, 피막량이 다른 것을 복수종류 준비하였다. 또, 비교예 3 ~ 5로서, 산세 및 인산염 피막화성을 비전해방식에 의해 실행한 1.05㎜ 직경의 강선으로서, 피막량이 다른 것을 복수종류 준비하였다. 이들의 강선을, 7 ~ 13단의 다이스를 이용해서 신선함으로써, 0.26㎜ 직경의 스프링용 강선을 얻었다. 신선할 때에는, 나트륨계 금속 비누류 또는 칼슘계 금속 비누류의 함유율이 약 70%인 윤활제를 이용하였다.
실시예 7 및 실시예 8로서, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행한 1.7㎜ 직경의 강선으로서, 피막량이 다른 것을 복수종류 준비하였다. 또, 비교예 6으로서, 산세 및 인산염 피막화성을 비전해방식에 의해 실행한 1.7㎜ 직경의 강선을 준비하였다. 이들의 강선을, 7 ~ 13단의 다이스를 이용해서 신선함으로써, 0.45㎜ 직경의 스프링용 강선을 얻었다. 신선할 때에는, 나트륨계 금속 비누류 또는 칼슘계 금속 비누류의 함유율이 약 70%인 윤활제를 이용하였다.
실시예 9로서, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행한 2.3㎜ 직경의 강선을 준비하였다. 또, 비교예 7로서, 산세 및 인산염 피막화성을 비전해방식에 의해 실행한 2.3㎜ 직경의 강선을 준비하였다. 이들의 강선을, 7 ~ 13단의 다이스를 이용해서 신선함으로써, 0.5㎜ 직경의 스프링용 강선을 얻었다. 신선할 때에는, 나트륨계 금속 비누류 또는 칼슘계 금속 비누류의 함유율이 약 70%인 윤활제를 이용하였다.
실시예 10으로서, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행한 4.00㎜ 직경의 강선을 준비하였다. 또, 비교예 8로서, 산세 및 인산염 피막화성을 비전해방식에 의해 실행한 4.00㎜ 직경의 강선을 준비하였다. 이들의 강선을, 7 ~ 13단의 다이스를 이용해서 신선함으로써, 1.2㎜ 직경의 스프링용 강선을 얻었다. 신선할 때에는 나트륨계 금속 비누류 또는 칼슘계 금속 비누류의 함유율이 약 70%인 윤활제를 이용하였다.
실시예 11 ~ 14로서, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행한 5.00㎜ 직경의 강선으로서, 피막량이 다른 것을 복수종류 준비하였다. 또, 비교예 9 ~ 11로서, 산세 및 인산염 피막화성을 비전해방식에 의해 실행한 5.00㎜ 직경의 강선으로서, 피막량이 다른 것을 복수종류 준비하였다. 이들의 강선을, 7 ~ 13단의 다이스를 이용해서 신선함으로써, 1.8㎜ 직경의 스프링용 강선을 얻었다. 신선할 때에는, 나트륨계 금속 비누류 또는 칼슘계 금속 비누류의 함유율이 약 70%인 윤활제를 이용하였다.
얻어진 스프링용 강선의, 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량을 측정하였다. 또, 표면거칠기도 측정하였다. 여기서 설명하는 표면거칠기란, 10점 평균거칠기(Rz)로서, JISB0601-2001에 의한 정의 내지 표시에 의한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 단면 곡선으로부터 기준길이만큼 발취한 부분에 있어서, 평균선에 평행, 또한 단면 곡선을 횡단하지 않는 선으로부터 종배율의 방향으로 측정된 최고 높이에서 5번째까지의 산정상의 표고(標高)의 평균치와 최고 깊이에서 5번째까지의 골짜기바닥의 표고의 평균치와의 차의 값을 마이크로 미터(㎛)로 나타낸 것을 의미한다.
합계부착량 및 표면거칠기를 측정한 후, 각 스프링용 강선으로 코일스프링을 성형하였다. 그리고, 얻어진 코일스프링의 양품률을 조사하였다. 여기서 설명하는 양품률이란, 자유길이가 규격 내인 코일스프링의 양품수를, 가공한 코일스프링의 전체수로 제산했을 때의 비율이다. 코일스프링의 자유길이는 40㎜, 60㎜, 70㎜, 100㎜, 또는 200㎜로 하였다.
이상과 같이 해서 측정한 결과를 표 3 ~ 표 7에 나타낸다. 표 3은 선직경이 0.26㎜인 결과, 표 4는 선직경이 0.45㎜인 결과, 표 5는 선직경이 0.5㎜인 결과, 표 6은 선직경이 1.2㎜인 결과, 표 7은 선직경이 1.8㎜인 결과를 각각 나타낸다. 표 중, R은 표면거칠기, d는 선직경, D는 코일평균직경을 각각 나타낸다. 따라서, D/d는 스프링지수를 나타낸다.
방식 신선전 피막량 (g/㎡) 표면거칠기(㎛) R/d(×10-3) 합계부착량(g/㎡) D/d 자유길이(㎜) 양품률(%)
실시예 3 전해 3.0 0.40 1.54 0.042 4.8 40 93.5
실시예 4 전해 4.0 0.59 2.27 0.078 4.8 40 93.5
실시예 5 전해 5.5 1.02 3.92 0.087 4.8 40 85.0
실시예 6 전해 3.5 0.80 3.08 0.065 4.8 200 81.6
비교예 3 비전해 3.5 1.15 4.42 0.103 4.8 40 68.0
비교예 4 비전해 4.0 1.48 5.69 0.115 4.8 40 74.8
비교예 5 비전해 5.5 1.29 4.96 0.132 4.8 40 79.1
방식 신선전 피막량(g/㎡) 표면거칠기(㎛) R/d(×10-3) 합계부착량(g/㎡) D/d 자유길이(㎜) 양품률(%)
실시예 7 전해 3.5 0.70 1.56 0.082 9.5 60 90.7
실시예 8 전해 5.5 1.25 2.78 0.090 9.5 60 88.4
비교예 6 비전해 5.5 1.85 4.11 0.214 9.5 60 83.2
방식 신선전 피막량(g/㎡) 표면거칠기(㎛) R/d(×10-3) 합계부착량(g/㎡) D/d 자유길이(㎜) 양품률(%)
실시예 9 전해 5.5 1.78 3.56 0.124 9.5 70 90.1
비교예 7 비전해 5.5 2.02 4.04 0.221 9.5 70 85.5
방식 신선전 피막량(g/㎡) 표면거칠기(㎛) R/d(×10-3) 합계부착량(g/㎡) D/d 자유길이(㎜) 양품률(%)
실시예 10 전해 5.5 4.2 3.50 0.129 12.9 70 92.5
비교예 8 비전해 5.5 5.9 4.92 0.324 12.9 70 89.5
방식 신선전 피막량(g/㎡) 표면거칠기(㎛) R/d(×10-3) 합계부착량(g/㎡) D/d 자유길이(㎜) 양품률(%)
실시예 11 전해 4.5 2.01 1.12 0.123 12.5 60 97.7
실시예 12 전해 5.5 1.96 1.09 0.138 12.5 60 96.2
실시예 13 전해 5.5 2.07 1.15 0.121 15.7 60 95.8
실시예 14 전해 5.5 1.91 1.06 0.132 15.7 100 94.7
비교예 9 비전해 4.0 7.10 3.94 0.285 12.5 60 90.3
비교예 10 비전해 5.5 7.40 4.11 0.354 15.7 60 92.7
비교예 11 비전해 5.5 7.30 4.06 0.309 15.7 100 91.4
실시예 3 ~ 14는, 본 실시형태의 스프링용 강선(W1)과 동일한 스프링용 강선으로서, 상술한 조건으로 제조된 것을 나타낸다. 즉, 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행하고, 인산염 피막의 피막량을 3.0 ~ 5.5g/㎡로 한 것이다.
비교예 3 ~ 11은, 산세 및 인산염 피막화성을 비전해방식에 의해 실행하고 있는 점에서, 본 실시형태의 스프링용 강선(W1)과 다르다.
측정결과를 검토하면, 실시예 3 ~ 6의 스프링용 강선은, R/d의 값이 1.06 × 10-3 ~ 3.92 × 10-3의 범위에 있으며, 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 0.04 ~ 0.09g/㎡의 범위에 있었다. 실시예 3 ~ 6의 스프링용 강선을 이용한 코일스프링의 양품률은, 81.6 ~ 93.5%이었다.
비교예 3 ~ 5의 스프링용 강선은, R/d의 값이 4.42 × 10-3 ~ 5.69 × 10-3이며, 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 0.103 ~ 0.132g/㎡이었다. 비교예 3 ~ 5의 스프링용 강선을 이용한 코일스프링의 양품률은, 68.0 ~ 79.1%이었다.
이와 같이, 실시예 3 ~ 6의 스프링용 강선에서는, 비교예 3 ~ 5의 스프링용 강선과 비교해서, 코일스프링의 양품률이 높았다. 따라서, 산세 및 인산염 피막화성에 전해방식을 적용하고, 또한 인산염 피막의 피막량을 3.O ~ 5.5g/㎡로 했을 경우에는, 스프링 성형 시의 가공성이 양호한 스프링용 강선을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.
여기서, 비교예 3 ~ 5에 대해서, 실시예 3 ~ 6보다도 코일스프링의 양품률이 낮은 원인을 검토한다.
비교예 3 ~ 5의 스프링용 강선을 이용했을 경우에 양품률이 낮아지는 이유는, 이하와 같이 사료된다. 즉, 상기의 실험에서 명확해진 바와 같이, 비전해방식에서는 전해방식과 비교해서 피막량의 불균일이 커진다. 피막량이 불균일하면, 표면이 거칠어진다. 표면이 거칠은 강선을 신선해서 얻을 수 있는 스프링용 강선은, 역시 표면이 거칠은 것으로 된다. 표면이 거칠은 스프링용 강선에서는, 윤활제의 분포가 불균일하기 때문에, 스프링 성형을 안정적으로 실행하는 것이 어려워지며, 코일스프링의 양품률이 저하된다. 실제로, 비전해방식을 이용한 비교예 3 ~ 5에서는, 전해방식을 이용한 실시예 3 ~ 6과 비교해서 표면거칠기의 값이 크고, 코일스프링의 양품률이 저하된다.
표면이 거칠은 스프링용 강선에서는, 표면에 형성된 요철의 기복이 크기 때문에, 표면의 오목부분에 유입된 윤활제가, 신선 시에 떨어지지 않고 잔존하고 있다. 이런 연유로, 표면이 거칠은 스프링용 강선에서는, 윤활제부착량이 많아지고 있다. 윤활제부착량이 많으면, 스프링 성형 시에 지그가 과도하게 미끄러지기 쉬워진다. 그 결과, 스프링 성형을 안정적으로 실행하는 것이 어려워지며, 코일스프링의 양품률이 저하된다. 실제로, 비전해방식을 이용한 비교예 3 ~ 5에서는, 전해방식을 이용한 실시예 3~6과 비교해서 윤활제를 함유한 합계부착량이 많고, 코일스프링의 양품률이 저하된다.
이상의 것을 감안하면, 스프링 성형 시의 양품률을 상승시키기 위해서는, 반드시 산세 및 인산염 피막화성을 전해방식에 의해 실행할 필요는 없고, 적절한 R/d의 값, 구체적으로는 R/d의 값이 1.O6 × 1O-3 ~ 3.92 × 1O-3인 스프링용 강선이 얻어지면 된다. 또, 인산염 피막 및 윤활제의 합계부착량이 실시예 3 ~ 14와 동일한 값, 구체적으로는 0.04 ~ 0.09g/㎡ 또는 0.12 ~ 0.14g/㎡이면, 보다 확실히 코일스프링 성형 시의 양품률을 상승시킬 수 있다고 할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서, 피막량이 3.0 ~ 5.5g/㎡인 인산염 피막이 형성된 강선을 신선함으로써, 선표면 눌어붙음의 결함 등이 없는 스프링용 강선(W1)을 얻을 수 있다. R/d의 값을 1.06 × 10-3 ~ 3.92 × 10-3으로 함으로써, 스프링용 강선(W1)을 윤활제가 균일하게 또한 확실히 잔존하고 있는 것으로 할 수 있다. 따라서, 스프링 성형 시의 가공성이 양호한 스프링용 강선으로 할 수 있다.
이상, 본 발명의 매우 적합한 실시형태에 대해서 설명해 왔는데, 본 발명은 반드시 이들의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시형태에서는, 스프링용 강선으로부터 코일스프링을 성형한다고 했지만, 본 발명의 스프링용 강선으로부터 성형 가능한 스프링은 코일스프링에 한정되지 않는다.

Claims (5)

  1. 피막량이 3.O ~ 5.5g/㎡인 인산염 피막이 형성된 강선을 신선(伸線)함으로써 얻어지며, 표면거칠기를 R, 선직경을 d로 했을 경우에 R/d의 값이 1.06 × 10-3 ~ 3.92 × 1O-3인 것을 특징으로 하는 스프링용 강선.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선직경이 0.45㎜이하이며,
    표면이 상기 인산염 피막과 상기 신선 시에 이용한 윤활제에 의해 피복되어 있으며, 해당 표면에 대한 상기 인산염 및 상기 윤활제의 합계부착량이 0.04 ~ 0.09g/㎡인 것을 특징으로 하는 스프링용 강선.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 선직경이 0.45㎜초과이며,
    표면이 상기 인산염 피막과 상기 신선 시에 이용한 윤활제에 의해 피복되어 있으며, 해당 표면에 대한 상기 인산염 및 상기 윤활제의 합계부착량이 0.12 ~ 0.14g/㎡인 것을 특징으로 하는 스프링용 강선.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인산염 피막은, 전해처리에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 스프링용 강선.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강선은, 고탄소 강선인 것을 특징으로 하는 스프링용 강선.
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