JPH04279236A - ピストンリングの製造方法および製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼製のピストンリング
の曲げ成形による製造方法およびその装置に関し、特に
高合金鋼製ピストンリングの製造において、曲げの外周
側に発生するクラックを防止するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼製ピストンリングの曲げ成形による製
造方法は、焼入れ焼もどしにより適正硬さに調製された
鋼製の平線等の線条材を図２に示すごとき装置で連続的
に湾曲成形して螺旋状に曲げ成形することによるもので
ある。すなわち、図示しない巻き出し装置から巻き出さ
れたコイル状被加工鋼線材１を、外周側工具３，４およ
び円筒状ロール等の内周側工具５からなる曲げ成形装置
６で曲げ成形するものである。そして、この曲げ成形装
置６で被加工鋼線材１は外周側工具３，４および内周側
工具５により、略単純梁状の曲げ作用を加えられつつ、
その長手方向に走行する結果、円弧状に曲げ成形されて
密着した螺旋形状に成形される。したがって、当然に製
品で外周となる側は伸び、内周となる側は圧縮のそれぞ
れ塑性変形を受けることになる。なお、被加工鋼線材１
や各工具の駆動方法は種々変化可能であり、また、塑性
加工の常としてオーバーベンドと曲げ戻しの処理を加え
ることができる。なお、上記により密着螺旋状（外観は
円管状）とされた半製品は、母線に沿って直線状に切断
することにより合口を有する個々のピストンリング素材
とされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ピストンリング用の材
料には、最近、耐スカッフ性、耐摩耗性、耐食性等の特
性が強く求められており、これに伴ってこれに用いる材
料も従来の１３％Ｃｒ鋼程度から１７％Ｃｒ鋼へ、さら
にこれらの鋼にＭｏ，Ｗ，Ｖ，その他の元素を添加した
もの等、高合金鋼化してきている。本発明者は、この高
合金鋼化に伴って、ピストンリング製造用線材をリング
状に曲げ成形する際、その外周となる面の両コーナー部
に、低合金鋼の場合に比し、格段にクラックが発生し易
くなり、さらには破断に至ることがあることを知見した
。本発明は曲げ成形の際のクラックの発生を抑制しまた
は防止するピストンリングの曲げ成形による製造方法お
よびその装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加工鋼線材
をその長さ方向に走行させつ、製品で外周となる側を伸
び塑性変形させて曲げ成形するピストンリングの製造方
法において、前記伸び塑性変形を前記外周となる側およ
びこれに対向する内周側から圧下を加えつつ行なわしめ
ることを特徴とするピストンリングの製造方法、さらに
具体的には被加工鋼線材の製品で外周となる側の表面内
の走行方向に隔たった二点でそれぞれ接する外周側工具
と前記二点間の前記被加工鋼線材の部分の製品で内周と
なる側から接する内周工具とで曲げ成形作用を与えるも
のであり、圧下は前記外周側工具間に設けられたロール
と前記内周工具間で与えるものであることを特徴とする
前記のピストンリングの製造方法、ならびに被加工鋼線
材を螺旋状に曲げ成形するピストンリングの製造装置に
おいて、巻き出し装置からの前記被加工鋼線材の製品で
外周となる側の表面内の走行方向に隔たった二点でそれ
ぞれ接する外周側工具、前記二点間の前記被加工鋼線材
の部分の製品で内周となる側から接する内周ロールおよ
び前記外周側工具間に設けられ、前記内周ロールとの間
に前記被加工鋼線材を圧延する外周ロールからなる曲げ
成形部を包含することを特徴とするピストンリングの製
造装置である。

【０００５】

【作用】従来の曲げ成形方法で、被加工鋼線材の外周側
表面部は、前述のように曲げによる単純な引張り応力下
で塑性伸び変形し、この際クラックが発生したり進展し
易いものであった。本発明の製造方法による曲げ成形に
おいては、この曲げによる引張り応力に加えて曲げ成形
の内外からの圧縮応力が加わる。本発明によるクラック
防止作用は、次の理由によると考えることができる。す
なわち、破断は引張り応力値がある限界を越えたとき、
また、塑性変形は最大剪断応力がある限界を越えた時、
それぞれ生ずる。引張り応力のみで塑性変形させる場合
と、引張り応力とこれに直角方向の圧縮応力との合成応
力下で塑性変形させる場合（本発明の製造方法に相当）
とを比較すると、両者で最大剪断応力は等しいが、それ
ぞれの引張り応力値は後者が小さく、これが破断の限界
値以内であれば破断は生じないことになる。本願のピス
トンリングの製造装置は、本願の製造方法の発明を具体
的に実施する装置で、圧下は外周側工具間に設けた外周
ロールと内周工具である内周ロール間で圧延作用をなす
ごとく調整したものである。

【０００６】

【実施例】マルテンサイト系ステンレス鋼（ＪＩＳ　Ｓ
ＵＳ４４０Ｂ，　Ｃ：０．８％、Ｃｒ：１６．９％）の
２ｍｍ厚さ×３ｍｍ幅の平線を連続焼入れ焼もどしによ
り、ほぼＨＶ４１０に熱処理し、図１に示す本発明の曲
げ成形装置（一般に従来の装置では、内周工具５は円筒
状のデッドブロック（固定）とされるが、本テストでは
遊転可能なロールとした。なお、外周側工具３は回転駆
動、４は固定である）の外周側工具３，４間に回転駆動
のロールである外周ロール８を圧下調整可能に加えた装
置により、圧下を加えて（本発明法）および加えないで
（従来法）それぞれ曲げ成形テストを行なった。その結
果を表１に本発明法と従来法をクラック発生頻度で比較
して示した。クラックの発生頻度はピストンリング素線
の１０ｍ当りのクラック数で表わしている。なお、該テ
ストでｔ／Ｒ（ｔ；成形品厚み，Ｒ；成形品外周半径）
は、３．３％と通常のピストンリングよりやや大きくし
て割れが発生し易い条件とした。

【０００７】

【表１】

【０００８】表１から、本発明の製造方法では、クラッ
クの発生が防止または効果的に抑制されることが明らか
である。このことは、本発明方法は従来法に比しピスト
ンリングの材料がより高合金鋼になったり、より高硬度
になっても対応できることも示すものである。外周ロー
ル８と内周工具５による圧下率は３％以上が望ましいよ
うである。なお、リング状に曲げ成形するのに伴って長
方形断面素材が台形状断面となる傾向があるが、本発明
の製造方法ではこの傾向が少なく、したがって端面研磨
工程での研磨代が小さくなり、表１に示すように研磨時
間が短縮可能である効果もある。

【０００９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のピストンリ
ングの製造方法は、最近益々要求性能が高まり、これに
伴って高合金鋼化して被曲げ加工性が低下し、クラック
の発生、さらには折損する等の状況となってきたことに
対応してなされたものであり、このクラックの発生を防
止または効果的に抑制するものである。本発明によって
ピストンリングが高合金化へ移行する際の問題点の１つ
が解決された。また、リング状に曲げ成形した場合の長
方形断面形状を目標の寸法に合致した形状となるように
加工できるので、従来の方法や装置に比べて、１０％以
上の端面研磨時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のピストンリングの製造装置の構成を示
す図である。

【図２】従来のピストンリングの製造装置の構成を示す
図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被加工鋼線材をその長さ方向に走行さ
   せつつ、製品で外周となる側を伸び塑性変形させて曲げ
   成形するピストンリングの製造方法において、前記伸び
   塑性変形を前記外周となる側およびこれに対向する内周
   側から圧下を加えつつ行なわしめることを特徴とするピ
   ストンリングの製造方法。
2. 【請求項２】　　被加工鋼線材の製品で外周となる側の
   表面内の走行方向に隔たった二点でそれぞれ接する外周
   側工具と前記二点間の前記被加工鋼線材の部分の製品で
   内周となる側から接する内周工具とで曲げ成形作用を与
   えるものであり、圧下は前記外周側工具間に設けられた
   ロールと前記内周工具間で与えるものであることを特徴
   とする請求項１のピストンリングの製造方法。
3. 【請求項３】　　被加工鋼線材を螺旋状に曲げ成形する
   ピストンリングの製造装置において、巻き出し装置から
   の前記被加工鋼線材の製品で外周となる側の表面内の走
   行方向に隔たった二点でそれぞれ接する外周側工具、前
   記二点間の前記被加工鋼線材の部分の製品で内周となる
   側から接する内周ロールおよび前記外周側工具間に設け
   られ、前記内周ロールとの間に前記被加工鋼線材を圧延
   する外周ロールからなる曲げ成形部を包含することを特
   徴とするピストンリングの製造装置。