JPH039110A - 析出硬化性のステンレスの高力ねじ具とその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はステンレス鋼にて形成され、構造物の連結に用
いるステンレス鋼ボルトに関し、さらに詳しくはこのス
テンレス鋼ボルトの構造、ステンレス鋼ボルトの製造方
法に関するものである。

［従来の技術］ 一般にねじ具の品質はねじ部の精度が重要であるが、ね
じ具の用途が高度な工業製品を組立て固定させることが
主力になってきた今日では、ねじ部の精度のほかにねじ
の機械的性質や耐食性等の化学的性質も要求品質として
学げられるようになってきた。

従来の鋼製のねじ其の場合、線材を伸線加工して適当な
径に加工し、この伸線した素材をダイスを用いて冷間鍛
造加工して頭部と軸部を有するボルト半製品を形成し、
ねじ下部を転造加工してねじ部を形成している。近年上
記製造技術が進歩して品質のよいねじ製品が提供されて
おり、耐熱性や耐食性、耐しゅう性以外の機械的性質は
十分得られるようになってきた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで上記耐熱性、耐食性、耐しゅう性等の化学的性
質を得るためにはステンレス鋼を用いればよいのである
が、通常のステンレス鋼の素材を用いて従来の技術でね
じ具を製造すると、十分な機械的な性質を得ることがで
きなかった。つまり機械的性質としては、■引張り強さ
、■硬度、■耐力（降伏点）、■保証荷重、■伸び、（
６）くさび引張り強さ、■衝撃強さ、■頭部打撃値さ等
の項目等があるが、それらの機械的性質を満足するねじ
具が得られなかった。

本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、本発
明の目的とするところは、耐熱性、耐食、炸、耐しゅう
性等の化学的性質に優れている上、十分機械的性質を満
足するステンレス製ボルトとその製造方法を提供するも
のである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明ステンレス鋼ポル）Ａは
析出硬化性ステンレス鋼で且つ素材の耐力Ｐが６５　ｋ
ｇ／ｍｍ”以下の材料を使用し、ねじ具の機械的性質の
引っ張り強さが８０　ｋｇ／ｍｍ”以上で各々引っ張り
強さの８０％以上の耐力が有り、伸びが１２％以上、絞
りが５０％以上、硬度がＨＲＣ２７以上であることを特
徴とするものである。また上期目的を達成するため本発
明ステンレス鋼ねじ其の製造方法は析出硬化性ステンレ
ス鋼を圧延後固溶化、又は圧延のまま、もしくは伸線に
て精度を高め、鍛造加工で頭部を形成し、ねじ下部の２
条を０，８〜１．０２で除した値の平方根の直径で直線
状の線素材を使い線素材径よりふとい軸部を太らし、ね
じ部は絞り加工を行うことを特徴とする析出硬化性のス
テンレス鋼高力ねじ其の製造方法であり、次に圧造した
半製品を固溶化処理後中間処理を行うか、または固溶化
を省略して中間処理のみ行いマルテン化後強度を必要と
する部分を冷間加工を行い、最後に析出硬化処理を行う
ことを特徴とする製造方法である。

［作用］ 冷間鍛造をして頭部２ａ、軸部３及びねじ下部Ａａが一
体となったボルト半製品Ａを形成し、頭部２を所定の形
状に成形した後強度を必要とする部分、軸部３及びねじ
下部Ａａを除き中間処理を行いマルテン化し、軸部３及
びねじ下部Ａａを冷間加工を行い完成品とした後、最後
に析出硬化処理を行う事によりねじ其の機械的性質の引
っ張り強さが８０　ｋｇ／ｍｍ”以上で各々引っ張り強
さの８０％以上の耐力が有り、伸びが１２％以上で絞り
が５０％以上、硬度がＨＲＣ２７以上のステンレス鋼の
ねじ具Ａを製造できる。

［実施例］ 本発明のステンレス鋼ねじ具Ａは、例えば第１図、第２
図、第３図、第４図、第５図、第６図、第７図に示すよ
うに形成されているが、これらのステンレス鋼のねじ具
Ａは、析出硬化性ステンレス鋼でねじ部の径ｄ３の２　
乗を０．８〜１．０２で除した値の平方根の直径の素材
で鍛造され、第８図の半製品の頭部２ａを六角状に加工
後マルテン化処理を行い、軸部Ａ及び４ａ部を転造加工
し製品となる。ｒ＆後に析出硬化処理を行い、ねじ具の
機械的性質の引っ張り強さが８０　ｋｇ／ｍｍ”以上で
各々引っ張り強さの８０％以上の耐力が有り、伸びが１
２％以上で絞りが５０％以上、硬度が）（ＲＣ２７以上
であることを特徴とするものである。

第１図は通常の六角ボルト、第２図は頭部２の裏面側に
座部５を一体に設けた六角ボルトであり。

第３図は六角孔を有するボルト、第４図は構造用トルシ
ャ形高力ボルト、第５図はドリルスクリュウで、ドリル
部４を一体とした孔明は機能を有するものである。第６
図、第７図はコンクリート打ち込み用ローベロピンであ
る。

また第１図、第２図に示すものの場合頭部２が六角柱状
で外周の六つの面７は１２０°の角度で交差し、この交
差する部分は円弧部８でつながっていて、この円弧部分
の半径ｒ＋は最小で、上記面の２面巾Ｗの１／２５とな
っている。

第２図に示すステンレス鋼ボルトＡの場合第８図に示す
ボルト半製品Ａ′の円柱状の頭部２ａを六角柱状に成形
後マルテン化処理を行いｄ８、ｄ。

を転造加工、最後に析出硬化処理を行い完成品となる。

上記のような素材Ｉを冷間鍛造してボルト半製品Ａ゛が
形成されるのであるが、冷間鍛造する成形装２９は第９
図に示すように構成されている。

この成形装置はダブルヘッダと称されるものであって、
索材１を適当な寸法に切断した後、２回別々にパシチに
て打撃してボルト半製品のＡ′が成形されるようになっ
ている。さらに詳しく述べると次の通りである。

第９図（ａ）に示すように素材ｌが送りローラｌＯによ
って切断ダイス１３を通って所要長さに設定された素材
は、ストッパー１４まで送り込まれると、第７図（ｂ）
に示すようにナイフ１５が前進して切断ダイス１３とナ
イフ１５との間で切断が行われる。切断された素材１は
ナイフ１５とスプリング板とに保持されて成形ダイス１
６の中心まで送られて制止する。そこへ１番パンチ１７
が接近し、素材１を成形ダイス１６の孔へ挿入し、予め
位置が設定されているノックアウトビン１８に当ると、
挿入がストップするが１番パンチ１７が尚接近するため
成形ダイス１６の外に出ている部分の素材ｌが成形され
て第７図（ｃ）に示すように予備据え込みが行われる。

次いで１番パンチ１７が交替して２番パンチ１９が接近
して第９図（ｂ）に示すように仕上げ据え込みが行われ
ボルト半製品Ａ′が成形される。

仕上げ据え込みが完了すると、２番パンチ１９が後退し
、第１９図（ｅ）に示すようにノックアウトビン１８が
生動して成形ダイス１６の中からボルト半製品Ａ′　を
ノックアウトして取り出す。このようにしてボルト半製
品Ａ′が形成され、頭部２ａ、軸部３、ねじ下部４ａが
一連の工程にて一体に形成される。

［実施例の説明］ 第１図は析出硬化性ステンレスノ高力六角ボルト、サイ
ズは１ＯＸ５０を詳細に説明する説明する材料は１７−
　Ｔ　ＰＨ材で固溶化熱処理を施している１０　ｍ／ｍ
の線径である。表１は化学成分である。第２表は試験結
果であり析出硬化性ステンレス鋼で耐力は３１ｋｇ／ａ
＋ｍ”、特許要件を満たした材料である析出硬化性ステ
ンレス鋼を圧延後固溶化、又は圧延のまま、もしくは伸
線にて精度を高めて鍛造加工で頭部形成し軸部及びねじ
部を付加的に加工する特許用件である。実施例では固溶
化されたｌＯｍ／ｍの線径であるが、線径の精度を高め
るため９．８５ｍ／ｍにしたときの機械的性質第２表の
試験結果で明かのようにＴｓ　８６ｋｇ／ｍｍ”、Ｐｓ
　６０ｋｇ／ｎ＋ｍ”になった。第８図は六角ボルトの
半製品で２ａは頭部、３は軸部４ａはねじ下部である。

第８図の４ａのねじ下部ｄ、はＩＯｍ／ｍ径でピッチ１
，５のねじ下部は８，９である。特許要件の８，９の２
乗は７９．２Ｉｎ＋／ｒａで、これを割ることが０．８
−１．０２は９．９ｍ／ｍ〜７．７ｍ／ｍで、その平方
根は９．９４〜８．８０であり伸線して精度を高めた９
、８５ｎ＋／ｍは、特許要件にかなった線材である。

第８図の２八頭部の硬度はＨＲＣ４０、また軸３の硬度
はＨＲＣ２０、ねじ部４ａの硬度はＨＲＣ３５程度と硬
度及び引っ張り強さも加工度により変化する。一般には
転造加工して製品とするが特許要件の［ＩＩＩ　］の圧
遺した半製品を固溶化処理後中間処理を行うが、また固
溶化を省略して中間処理のみを行いマルテン化後に転造
加工、最後に析出硬化処理を行うことを特徴とすること
を説明する。

第８図のＡ′　をトリーマを施し六角ボルト下を作９固
溶化処理を省略して第１０図の如＜８００℃に３０分間
保持急冷することにより六角ボルト下は頭部、軸部、ね
じ部はＴｓ　１００ｋｇ／ｍｍ”、Ｐｓ　７３ｋｇ／ｍ
ｍ、硬度がＨＲＣ２８程度に均一化する９次に転造加工
を施してから時効化処理を行うことによって安定した機
械的性質を保証できる高力ボルトが出来るわけである。

時効化処理して３２５℃及び３５０℃、４００℃、４５
０℃、５００℃の温度でＴｓ、　Ｐｓ、硬度に対して対
比して見た第３表を示した。組繊の面から一般の製品後
の処理方法よりも良＜Ｔｓに対するＰｓの％は９０％以
上となり従来の方法よりも３〜６％も上昇した。

析出硬化性ステンレスの高力ボルトの特許要件を充分溝
たすもので機械的性質を重要視される高力ポルトに対し
て効果大なる発明と言わざるを得ない。本実施例でよく
理解できると思われるが他に実施例を上げ特殊なものに
ついて説明する。

第５図は析出硬化性ステンレスのドリルスクリューの半
製品で有り、第６図はドリルスクリュー下で第７図はス
テンレスのドリルスクリューの製品の図である。第５図
、第６図のねじ下ｄ、を３，４５ｍｍとすると３．４５
”／１．０１の平方根３，４１が線径である。

析出硬化性ステンレス　１７−７Ｐ）Ｉ材で固溶化した
線にて第５図の半製品を鍛造し、第６図のドリルスクリ
ュー下を鍛造にてドリル部を加工する。ドリル刃の部分
はビッカースがたさで４５５となる。圧縮加工率も５０
％以上となるため加工硬化をおこす。

次に第６図ドリル下を転遺し付加的に予肉を取る作業を
成し析出硬化処理を最後に行う、即ち特許請求範囲［Ｉ
ｌｌ　］の圧遺した半製品を固溶化処理後中間処理を行
うか、又は固溶化を省略して中間処理のみを行いマルテ
ン化後転造加工を行いｆ＆後に析出硬化処理を行う事、
すなわち中間処理も省略して最後に析出硬化処理を行う
ことを特徴とする高力ねじ具の製造方法である。ドリル
ねじの如く先端の刃先が特に強度が必要なねじ具の部分
焼入れを必要とするもの等本発明によらねばならない高
力ねじ具が数多くある。次に一例として第１１図、第１
２図のローベロピン、又はコンクリート打ち込みねじと
呼ばれるもので、びょう打ち工具で打ち込まれるピンは
鋼板やコンクリートに高速で激突し貫入するものである
から、きわめて高硬度であると同時に万一瞬間的９０’
以上曲げられても折れることのない強じん性を有してい
る（引張り強さ１７０ＫＧ／ｍｍｊ、せん断強さ８５ｋ
ｇ／ｍｍ”必要とする）。

第１２図の製品であり第１３図鍛造機によって製造され
る第１４図は、転造された打ち込みねじ下である。固溶
化熱処理温度１０２０〜１０６０’Ｃにて急冷し７６０
±１５℃に９０分間保持し１時間以内に１５℃以下に冷
却してから先端部をスエージンダマシンにより冷間塑性
変形後、最後に析出硬化熱処理を行うことを特徴とする
製造方法にて先端部が特に高硬度のピンが得られ、ステ
ンレスによる高力ねじ具が出来るようになった。

［発明の効果］ 析出硬化性のステンレス鋼で素材の耐力が６５ｋｈ／ａ
ｍ”以下の材料を使用し、ねじ其の機械的性質の引張り
強さが８０ｋｇ／ｍｍ”以上で各々引張り強さの８０％
以上の耐力があり、伸びが１２％以上、絞りが５０％以
上、硬度がＨＲＣ２７以上であることを特徴としている
ステンレス鋼線で耐熱性、耐食性、耐錆性等の化学的性
質に優れている上に引張り強度、耐力、伸び、絞り、硬
度等の機械的性質においても優れており１強度やじん性
、硬度等も充分有していて構造材の連結にも充分使用で
きるものであり、しかも座面、軸部及び頭部上面表面粗
さ２５Ｓで頭部側面の表面粗さ５０Ｓであるので外観が
よいものである。また本発明の析出硬化性ステンレス鋼
を圧延後固溶化、又は圧延のまま若しくは伸線にて情度
を高め断面減少率が７％で加工した材料で鍛造加工にて
頭部を形成し、ねじ下部の径の２乗を０．８〜１．０２
で除した値の平方根の直径より太い軸部を太らし、ねじ
下部を絞り加工する事で冷間鍛造加工ができて生産性を
向上できるものであり、設備を常に正しい状態に保って
設備機器や機械を円滑にするためには故障の原因となる
請や腐食を防ぐことの必要性は大で重要な問題の一つで
あり、化学工場、化学機械装置、自動車、飛行機等の腐
食は単に故障ということに留まらず災害の原因となる腐
食に対する関心は９実であったが、ステンレスを使用す
ることにて解決できるわけだが機械的性質保証できない
ことが致命的欠陥であった。引張り強さが８０ｋｇ／ａ
ｍ”以上で各々引っ張り強さの８０％以上の耐力が保証
できる発明は大で安全上及び災害防止の面からも重要な
発明である。

さらに又請求項第３項記載の発明にあっては圧造した半
製品を固溶化処理後、中間９！！、１ｇを行うか又は固
溶化を省略して中間処理のみを行いマルテン化後転造加
工を行い最後に析出硬化処理を行うことを特徴としてい
るもので、特に重要な部分を特に強度を高めることが出
来るようになった。この製造方法により耐熱、耐食、耐
錆、に優れているステンレスの高力ねじ具が保証出来、
産業上の利用分野が多くできた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ステンレス鋼ボルトの一実施例の正面図
及び側面図、第２図は他の実施例の正面図、第３図はさ
らに他の実施例の斜視図、第４図は同上の他の実施例正
面図、第５図は同上のほかのＸ＆例のドリルスクリュー
の半製品正面図で、第６図はドリルスクリュー下の正面
図、第７図は実施例のドリルスクリューの製品正面図、
第８図は同上のボルトの半製品正面図、第９図（ａ　）
、（ｂ　）、（ｃ　）、　（ｄ　）、（ｅ　）は同上の
冷間鍛造する過程を説明する断面図。第１０図は中間処
理温度とマルテンサイト鷺のグラフである。第１１．１
２図はコンクリート打ち込み用ねじの正面図である。第
１３図はコンクリート打ち込み用ネジの半製品正面図、
第１４図は同上のねじ下止面図。 持−γ出願人　　　宮川金属工業株式会社第２図 第３図 Δ 第４図 「１ 第５図 第８図 第６図 第７図 ”　をよ！ト、＼訃【シベ）次

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［ I ］析出硬化性のステンレス鋼で素材の耐力が６５
   ｋｇ／ｍｍ＾２以下の材料を使用し、ねじ具の機械的性
   質の引張り強さが８０ｋｇ／ｍｍ＾２以上で各々引張り
   強さの８０％以上の耐力が有り、伸びが１２％以上で絞
   りが５０％以上、硬度がＨＲＣで２７以上であることを
   特徴とするステンレス鋼の高力ねじ具。 ［II］析出硬化性ステンレス鋼を圧延後固溶化、又は圧
   延のまま、若しくは伸線にて精度を高め断面減少率を７
   ％以下で加工した材料を使用し鍛造加工で頭部を形成し
   、ねじ部の径の２乗を０．８〜１．０２で除した値の平
   方根の直径で直線状の線素材を使い、線素材径より太い
   軸部を太らし、ねじ部を絞り加工を行うことを特徴とす
   る析出硬化性ステンレス鋼の高力ねじ具製造方法。 ［III］圧造した半製品を固溶化処理後中間処理を行う
   か、または固溶化を省略して中間処理を行いマルテン化
   後転造加工を行い、最後に析出硬化処理を行うことを特
   徴とする請求項［II］記載の析出硬化性ステンレス鋼の
   高力ねじ具の製造方法。