TWI235768B - Heat-treated deformed steel wire and method and apparatus for manufacturing the same - Google Patents

Description

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1235768 —n 案號 90132fi?7 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種具右玄 住’夕角形或矩形或 形剖面之螺旋彈簧之其他用飞相似梯形寻異 方牛。 用逆的熱處理異形鋼線及其製造 [先前技術]

習用之方法，例如用里犯A L ^ ^ /、化剖面鋼線的螺旋彈綠，音杰 由圓剖面延壓鋼材以抽伸箄古、+ t ^』Μ疋5早更，百先 ^ / , n 4〉友拉伸出來而延伸A g彬立|丨 面（如圖5)，然:後將該延伸鋼線如圖5u)的淀申為所、^ 以回火（〇i 1 temper)等方法罟A壬沾 ’丨〔私所不， 形狀來製造，或去蔣蟑μ从 重&之後’捲成螺旋彈簧 、 ^ 、以^伸鋼線捲成螺旋彈箬形妝始 再置以電爐等設備重燒製造之〔如圖5 (b)〕、形狀之後， [内容] 唯，上述的習用技術，因為 理的兩項流程，流程次數增加， 伸，、形鋼線和熱處 缺失。 μ以降低製造成本，有其 再者，上述經熱處理過的鋼線之 (a )〕係為：如果原線上有蛇行、、、方法〔圖5 導致已捲好的彈簧變形而降低製成3 ^力疋狀或小彎折，會 必要的 另外 使用上述習用方法將延伸後的線二°口的機率。但是，若 線，根本無法得到好品質；因此吉盧$加熱方式重燒的原 要的。 直線性良好的條件成為 為 了得到具有高直線性 尺庄的鋼線，遂加妖 '、、、 繞墙鋼

年月日修(更)正替換頁 1235768 ^-----案號 90132627 曰 五、發明說明（2) 線時，另外一面施以張力，但， 高溫的鋼線上，會使鋼線拉長^ ^ L係將張力加在加熱至 力的變化，鋼線的剖面大小^ =二剖面縮小，而且由於張 因此，本發明係從圓剖變動為另—問題。 間成型，同步進行成形與燒铲=f ^ %地對異形剖面為熱 一流程來製造熱處理異形鋼線.=理作對，提供一種以 種以燒入冷卻時進行張力變動比小之方法，並且提供一 寸精度高、直線性又好的製造M二二的張力燒鍛，不但尺 為目的之方法◦本發明雖然特別^ ^理^熱處理異形鋼線 鋼線，但也可以使用於其他相關=南強度螺旋彈簣用 (一n ba"等需要有直線關二= 鋼線等廣泛的肖途上。 ^㈣處理異形 為了，成上述目的’本發明熱處理 方法’係藉感應加熱手段，於短時間内將加熱至：壓：J 之指定的異形剖面以熱間延壓成形，延壓之後立刻急= 部再加以燒鍛後，進行重燒熱處理為特徵。 此等以感應加熱等手段急速於短時間内加熱時，比一 般以爐火等加熱方式，可減少脫碳等缺點，並且能得到高 品質燒鍛效果。而且由於延壓後立刻急速冷卻，可以阻: 結晶粒的成長，也可以阻止表層部的A r 3變形。藉此表面 的漸進冷卻，可防止肥粒鐵的產生，能得到包括9表層 <部的 燒入組織。由於延壓後立刻急速冷卻進行燒鍛作業，異开< 剖面的成型與燒鍛熱處理作業只需一流程，能得到比普通

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五、發明說明（3) 燒鍛更高的強度 上述之延壓成形作業，由四方延壓滾輪即可以少數壓 延台（stand)進行異形剖面的成形作業。 為了得到高度的抗拉強度，最好將待加工鋼線以 1 0 0 °C / s以上的加熱速度，急速於短時間加熱至a c 3溫度 以上，以Ar3以上溫度的延壓滾輪壓延預定剖面，壓延後夂 立刻伙A r 1以上的溫度接近該延壓滾輪，以配置串列 (tandem)的燒鍛冷卻手段進行急速冷卻的燒鍛作業。此燒 入冷卻手段最好盡可能配置於接近上述延壓滾輪。如此二 由於延壓後^刻急速冷卻，不但能阻止結晶粒的成長，並 且能得到很南的燒鍛硬度。 因此，由於以延壓滾輪將異形剖面作熱間加工作 :u的拉出延伸加工等的成形方法減得 表:層良好的彈簧鋼線。再者’雖然高合金鋼等材質= :更i二：難二進行冷作拉伸’唯本發明之壓延方法對里 形断面的加工則同樣容易。 ” 上述加工燒入中，糸^ 好在熱壓延後立刻進行i if面熱處理鋼線的直伸度，最 處理鋼線的直伸度。工燒鍛作業，即可望提高熱 了不改k尺寸而吸收以扭 天馮 器所驅動之扣旋滾^又連（t〇r叫e c〇nverter)驅動 施予其之張力變動^\pin 〇uer)或捲取機、或絞盤所 如上述’當形成嫂 定限度的彎曲度將矣’雖然原線材料在- 〜3成品的品質，但如果原線材上

第6頁 1235768 案號 90132627 曰

3U 年月 日修(更)正替換頁 五、發明說明（4) 有蛇形、螺旋 品的良品率會 速冷卻的加工 工作業時，在 可製得連小弧 因此可以提高 以外作為直線 時，因其所矯 本。 可是，因 線材所承受的 於是本發明使 旋滾輪（pinch 可吸收線材張 一定的張力為 準確度高的燒 直接施予張力 明將扭矩變速 徑咅彳面的異形 置之扭矩變速 不可，事實上 於上述加 複加熱至重燒 燒熱處理作業 歹丨J (t a n d e m)所 狀或扭曲狀，將導致彈簧成品變形，進而成 降低。唯若使用本發明的方法，在延壓後急 燒鍛時，因為在壓延後即急速冷卻之鍛燒加 張力加工燒鍛中一面急冷會賦予線材張力， 度彎曲都沒有的直線性高的燒鍛彈簧鋼線， 螺旋彈簣製品之良品率。此外，除螺旋彈菩 使用的異形扭力棒（torsi〇n bar)等用途 正的成形工時大幅減少，當可降低生產成” 為燒鍛時的 張力變動時 用扭矩變速 roller)、 力的變動量 其特徵，因 鍛螺旋鋼線 時’其剖面 器介入使增 線材之張力 器未必指扭 只要有扭矩 工燒鍛後， 溫度而進行 ，本次重燒 配置的重燒 高溫使線 ，其斷面 器（t 〇 r q u 捲取機、 ’使進行 此，能夠 。尤其直 尺寸的變 加張力， 燒鍛也沒 矩變速器 變速器可 最好由感 重燒，以 最好由上 感應加熱 材的強度變低，所 的尺寸有變動的可 e c0nverter)來驅 紋盤裝置，扭矩變 燒鍛時，線材同時 得到斷面尺寸彳艮均 徑小的的異形線材 動报大，但若使用 連從前燒鍛困難的 問題。在此，^ 與驅動裝置必須為 併用驅動器即可。' 應加熱（誘導加熱） 此連續進行所希望 述燒鍛冷卻手段後 彈簧來連續進行之 以若 能 動速 承勾等本 小 動 的 方 扣 器 受 若 發 U 裝 體

92* 9· |〇: :)疋替 案號 90132627

1235768 五、發明說明（5) 矩形或 造心 形鋼線 以感應 形的延 同時併 段和被 本發明的製造方法可廣泛使用於具有多角形、 類似梯形等異形剖面的異形鋼線的加工，更容易製 強度1 6 0 0 N / mm2以上異形鋼線的熱處理作業。 亡述熱處理異形鋼線所用本發明關於熱處理異 之連繽製造I置係將原材鋼線加熱至延壓溫度，再 加熱等延壓加熱裝置及在指定異形斷面進行熱間成 壓手段，和延壓成形後立刻施予待加工鋼線張力， 行急速冷卻以進行燒鍛急速冷卻手段和附加張力手 配置於串列（t a n d e m)上為特徵。 η上述延壓手段具有四方滾輪延壓機，上述張力附加裝 置最好設有驅動扣旋滾輪或捲取機、或絞盤之附有扭矩^ 速Κ置，並以燒鍛急冷裝置後方的重燒加熱以達重燒溫度 的重燒加熱裝置所配置的串列（t a n d e m)，來進行連續燒鍛 重燒。 70 " [發明之最佳實施例] 以下為本發明的最佳實施例配合圖式的具體實施例。 圖一係本發明實施例之熱處理異形鋼線之製造裝置構成的 概念圖；圖二係本發明實施例之熱處理異形鋼線之剖面形 狀之一例的示意圖；圖三係本發明實施例之四方滾輪延壓 機的/袞輪形狀示意圖。圖四係本發明實施例之熱處理異形 鋼線製造工程之表示流程圖。 在圖一中，從圖之左邊起壓延加熱螺旋（壓延加熱裝

案號 90132627 句修(更)正替換頁

1235768 五、發明說明（6) 置）6、四方滚輪壓延機（壓延裝置）7、水；人套乾 (jacket，燒入冷卻裝置）8、扣旋滾輪9 (張^力附^ J 以及重燒加熱線圈（重燒加熱裝置）i 〇等個被配 f串列（tandem)上’最後再配置捲取機丨丨、扣旋滾 置 為附有扭矩變速器的馬達9a所驅動。 馬 本實施例的熱處理異形鋼線具有類似梯形剖面 2所示），壓延該異形鋼線的四方滾輪壓延機7如圖3 °一圖 之由上、下一對水平滾輪丨、丨與另一對分置左、右的\ 滾輪2、2所構成。利用上、下水平滾輪丨可成形類似梯开直 剖面的側面、另以左、右的垂直滾輪2來成形頂部及/ 面。 以下為配合圖1及圖2來說明製造工程；首先的前置 業係將指定直徑壓延鋼材之原材去銹後，由圓伸線延伸 成指定口徑的圓剖面原料鋼線\Π，此原料鋼線w丨為從捲出 機（圖中未示）送至壓延加熱螺旋6，原料鋼線界丨由壓延 加熱螺$疋6感應加熱以後，由四方滾輪壓延機7熱壓延成類 似梯形剖面的線材W 2 (圖2 )，熱壓延後立刻由水冷套管、 8急速冷卻且加工燒鍛。此時，由於扣旋滾輪9以比壓延 出口速度稍微快的速度運轉，異形線材W2以扣旋滾輪9施 加張力，同時進行送出及冷卻。此種同時進行施予張力及 冷卻作業’能製得直線性很高的燒入鋼線。此外，因為扣 旋滾輪9為由附有扭矩變速器減速機的馬達9a所驅動，可 以防止線材尺寸的變動，已燒入的線材，由重燒加熱螺旋 、 1 0加熱至重燒溫度而重燒，由捲取機捲取，故而，經過熱 處理而捲取成螺旋狀的熱處理異形鋼線，作為螺旋彈簣使 、

I 第9頁 1235768 :岑 y'轴 ---—皇號训132627 年 月 日 …i 1 五、發明說明（7) 用時，可依預定形狀成型。 亦即，本發明將習用以異形剖面的延伸 ，工程兩者分開的流程（如圖5 )，以異形剖面征几由又重 私和2 t Ϊ燒工程合而為一之單一流程為其特徵者。 =絞㈣置代替扣旋滾輪亦佳，當然“ 矩變速器。至於麼延加熱，可以直接通電==有扭 和直接通電併亦佳。 或感應加熱

[實施例J 之壓延線材ί:: : : 3之：明；說明中將實施例t …延鋼線延；：以：：圖6、中。 中使用 寸和與其相對應^料：:堅延後的梯形剖面之；ΪΓ: 形鋼線的面積減少率 L對照如圖7，從材料線·、尺 的鋼線，-面施以J0.9，壓延成各種尺寸的开，至異 續重燒。如4 G系、^同時併予急速冷卻加工燒 異形鋼線，以習用二2〇系（如圖7 )等*:谈’連 大而很難進行張力重：燒技術時，因為剖面尺寸；二？ 器的扣旋滾輪施以^，但由於本發明為以附有又動力 可進行張力重燒。'力，對該等小口徑剖面的矩變读 在圖7的產Q ，、形鋼線都 弟10頁 1235768 案號 90132627 曰

μ 年月曰修(更 五、發明說明（8) 剖面，以原料線口徑約為1 〇 · 8 0腿的圓線材料壓延成該形 狀，其面積減少率為0 · 9 〇 5 9，剖面尺寸的誤差範圍為〇 · 〇 5 顏以下，而可達成高精度的熱處理異形鋼線。 加熱條件定為約7秒鐘升溫至壓延溫度，鋼線運送至 出口側的速度為有1〇〇毫米/秒（腿/s)。（1)為熱處理溫度 為在於圖1加熱螺旋出口侧、（2)為加熱後經均熱的位置、 (3 )為滾輪入口、（ 4 )為滾輪出口、（ 5 )為水冷套管前部、 以及（6 )為重燒加熱後之以溫度來測定的各個位置，其測 疋結果如圖8所示。 、 ，即…辦涿田壓延加熱螺旋6加熱至Ac3溫度以上大約 10^ C成為r組織，由四方滾輪7在8 5 0〜76 0 X：之Ac3的溫 度靶圍内進行壓延加工，於壓延後立刻從Arl溫度以上約里 速λ卻並燒鍛之，如此可製得麻田散體的燒锻 約5〇。。溫=;=之燒锻好的鋼線由重燒加熱螺卿 之機：處理的L，熱處理異形鋼線 足=;;巧_/-2拉伸力時，其伸長率在 兄”丌侍到高強度與大伸長度。 狐度=曲經之鋼線上完全看不見有任何 鋼線形成螺旋彈箬，用4施Τ即使用該熱處理異形 較心：異形鋼線時’形成彈簧的不良率高達數拾j 幾乎為0 %V月作的熱處理異形鋼線做成產品，其不“貝: !235768 案號 90132627 發明說明（9) :更)」! 丨：半· Ρ 五 曰 修氣一 圖7上顯示的其他久 之特性，社莩甘二d尺寸熱處理異形鋼線經壓延過後 得高精宓；。：二：寸誤差在〇.05咖以下，顯示均可獲 和上述二二】同：“例所獲得的機械性質與圖7相符， 度高的i =, 了\\\可製得直線性好、抗張強度與伸張 口產口口’可知用本省乂日日副y日 形成蟫浐„士 甘τ ή X月所衣侍異形線材如與上述彈簧 战螺紋時，其不良率幾乎為〇 %。 在於上述實施例中，制；生斗y、》_]、/ . 鋼線時，虫累旋彈箬之繁迭^=梯形杳^㈤熱處理異形 了梯形剖面以外：更；適；確認，可是，本發明除 其使用於直線狀態的異形因其直線性很好，尤 於其他用途。 此外’本發明可以廣泛使用 [產業利用上的可能性] 如以上本發明熱處理異形 :，因為藉由感應加熱等方法3 造Π的相關說 會發生像使用其他方法時發生的m内急速加熱，不 形作業的同時進行鍛燒熱處s:::巧陷’而且壓延成 鋼線，X，藉由急速加二程：可製得熱處 度的製品。 …、麂也加工可以得到高強 於該加工燒鍛進行車，趑<士丄 溫度以上，在Ar3以上之溫度範圍;=線急速加熱至Ac3 延成預定異形形狀，麼延後立刻將m四/遷延滾輪屢 從W以上之溫彦急速冷卻，吉4/$·λ由燒锻冷卻手段 $ 12頁 號 901沿(^7

1235768 五、發明說明（10) 張強度1 6 0 0 N /咖2以上之強度。此 燒感應加熱彈簧配置在燒入冷卻裝=%由於在串列上將重 以連續進行燒鍛和重燒。 衣 彳方而進行重燒，可 又，由於藉由壓延滾輪對異形 冷間伸線加卫作業相較，會減少表=1熱間成型，與 表面狀態良好的熱處理異形鋼線，^铪等缺陷，可製得 工之高合金鋼之加工亦非難事。、、以進行冷間伸線加 再加上，由於經熱間壓延後， t部並進行張力加工燒锻，可製張力的同時，急 ::都沒有的高直線性熱處理異形二：在螺旋狀等小 旋滚=張力’係、由附扭矩變速器驅動燒鍛作業 輪或捲取機或絞盤裝置所 &勡衣置所驅動的扣 J變動之斷面尺寸變動自然變^力艾動量小，隨該 ;而言，甚至對小口徑斷面的；：：為^徵者。而該效 兔明斜習用益 、、、才亚不覺得太小，足目士 非難事。 異形線材的張力鍛燒並 ^於本實施例’壓延加熱是採用感 實二用直接通電加熱方式’或兩者並用亦可二1式二但也 。例至四方滾輪壓延機為例，但也可用：ί 相似梯护：：處:里異形鋼線之剖面形狀1 了本實施例的 狀’即該等形狀仍屬本發明之專利範籌。面4其他剖面形 及敌^使用上述本發明之熱處理異形鋼線和其 之^衣置，因為以單一流程即可製得具有古古^。法 以異形，線當，旋彈菁原= 第13頁 1235768 y^. y. 3 0 年月曰修(更)正替換頁

_案號90132627_年月日_修正L 五、發明說明（11) 材時，因為原材彎折而造成彈簧成形時的不良率能降低至 幾乎為0，製造費用自然也可以降低。尤其是從前很難進 行的小口徑剖面之熱處理異形鋼線製造上很大的有效，也 可使用在於異形剖面扭力棒（torsion bar)等其他廣泛 用途上。

第14頁 1235768 案號 90132627 修· 年月日修(更)正替換頁 圖式簡單說明 [圖面之簡單說明] 圖一係本發明實施例之熱處理異形鋼線之製造裝置構成的 概念圖 圖二係本發明實施例之熱處理異形鋼線之剖面形狀之一例 的不意圖 圖三係本發明實施例之四方滾輪延壓機的滚輪形狀示意圖 圖四係本發明實施例之熱處理異形鋼線製造工程之表示流 程圖 圖五係習用之熱處理異形鋼線用的螺旋彈簧之製造方法之 不意圖 圖六係本發明實施例之壓延線材的化學成分表 圖七係本發明實施例之各項特性表示表 圖八係本發明實施例裝置各部份位置的溫度表示表 圖九係本發明實施例之熱處理異形鋼線之機械特性之表列 符號的說明] 2 上下水平滾輪 .左右垂直滚輪 .....感應加熱螺旋（壓延加熱裝置） ……·四方滾輪壓延機（壓延裝置） ••…水冷套管（冷卻裝置） .. 扣旋滚輪 .. 附有扭矩變速器的馬達 10. .........•捲取機 11. .........•重燒加熱螺旋 W1 ..........原線鋼線

第15頁 1235768 9| 9. 30 案號 90132627 年 月 曰 修 圖式簡單說明 W2.........•異形鋼線 第16頁

Claims (1)

1 π列範圍 藉由感種熱處理異形鋼線，其特徵在於· %形3=短時間内急速加熱至壓延溫度，並以熱壓 力並立刻U剖面’壓延後一面對被加工鋼線施以張 W速冷部之加工燒鍛者。 之圍第1項所述之熱處理異形鋼線，其中 鋼、、表可為夕角形或矩形或近似梯形等異形剖面。 藉由3 ·咸一 種熱處理異形鋼線之製造方法，其特徵在於： i Ρ應加熱，將待加工鋼線於短時間内急速加埶至壓延 鋼；熱間壓延形成預定的異細，壓延後：面對i 鋼線化以張力並立刻急速冷卻加工燒鍛。 、4·如申請專利範圍第3項所述之熱處理異形鋼線之製造 方法’其中之熱間壓延係藉由四方滾輪壓延機進行壓延。 5.如申請專利範圍第3項所述之熱處理異形鋼線之製造 方法’其中待加工鋼線以約1 〇 0 °c / S以上的感應加熱加熱 速於短牯間内度急速加熱至A c 3以上溫度，並在a c 3以上溫 度藉由滾輪壓延機將之壓延為預定的異形剖面，壓延後立 刻藉由配置於串列上之燒鍛冷卻裝置（配置於該滚輪壓延 機附近）急速冷卻並加工燒锻之熱處理。 6·如申請專利範圍第3項所述之熱處理異形鋼線之製造

1235768 案號 90132627 _η 六、申請專利範圍 方法，其中施予待加工鋼線之張力係藉由可吸收該鋼線的 張力變動的附扭矩變速器驅動裝置來驅動的扣旋滾輪或捲 取機或絞盤裝置所施予的。 7. 如申請專利範圍第3項所述之熱處理異形鋼線之製造 方法，其中之熱處理異形鋼線經加工燒鍛後，連續藉由感 應加熱方法加熱至重燒溫度進行重燒。 8. 如申請專利範圍第7項所述之熱處理異形鋼線之製造 方法，其中之熱處理異形鋼線的抗張力強度為1 6 0 0 N/ mm1 2 以上。 9. 如申請專利範圍第3項至第8項中任一項所述之熱處 理異形鋼線之製造方法，其中之熱處理異形鋼線具有多角 形或矩形或相似梯形等異形剖面。

第18頁 1 0. —種熱處理異形鋼線之連續製造裝置，其特徵在 於： 2 藉由感應加熱將扣旋線鋼線加熱至壓延溫度之壓延加熱裝 置、以熱間形成預定異形剖面的壓延裝置、壓延後一面對 被加工鋼線施以張力的張力附加裝置、並立刻急速冷卻加 工燒鍛、和一面施予待加工鋼線張力的同時，壓延成形後 立刻急速冷卻並進行燒鍛的燒鍛冷卻裝置等配置在串列 上。 1235768 11 a卑‘月wvi曰修(更)正替換頁 _案號90132627_年月日_修Ρ . _ _ 〔、申請專利範圍 1 1.如申請專利範圍第1 0項所述之熱處理異形鋼線之連 續製造裝置，其中上述之壓延裝置為四方滚輪壓延機。 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述之熱處理異形鋼線之連 續製造裝置，其中上述張力附加裝置為藉由可吸收該鋼線 張力變動的附扭矩變速器驅動裝置驅動的扣旋滾輪或捲取 機或絞盤裝置。 1 3.如申請專利範圍第1 0項所述之熱處理異形鋼線之連 續製造裝置，其中加熱至重燒溫度之重燒加熱裝置係配置 於上述燒锻急速冷卻裝置後方為。

第19頁 1235768 Λ 9 Β9 C9 D9 "92T97W 年i 日修(更)正替換貢

(請先閱讀背面之注意事項再行繪製) 本紙張尺度適用中國阈家標準（CNS〉Λ4規格（210X297公漦> -裝· -訂 -線