JPS6030736B2 - 冷間成型コイルばねの製造方法 - Google Patents
冷間成型コイルばねの製造方法Info
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- JPS6030736B2 JPS6030736B2 JP546076A JP546076A JPS6030736B2 JP S6030736 B2 JPS6030736 B2 JP S6030736B2 JP 546076 A JP546076 A JP 546076A JP 546076 A JP546076 A JP 546076A JP S6030736 B2 JPS6030736 B2 JP S6030736B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は袷間成型コイルばねの製造方法に関するもので
、シリコン２．２％以下、マンガン１．０％以下、クロ
ーム１．１％以下を含有し、かつ炭素量が０．３５〜０
．５％である低合金鋼からなる線材に高周波熱処理によ
る焼入焼戻しを行って１５０ｋ９／桝以上の強度を付与
した後、冷間成型することを特徴とする冷間成型コイル
ばねの製造方法に関するものである。
、シリコン２．２％以下、マンガン１．０％以下、クロ
ーム１．１％以下を含有し、かつ炭素量が０．３５〜０
．５％である低合金鋼からなる線材に高周波熱処理によ
る焼入焼戻しを行って１５０ｋ９／桝以上の強度を付与
した後、冷間成型することを特徴とする冷間成型コイル
ばねの製造方法に関するものである。
従釆行なわれている、コイルばねの製造方法は、冷間成
型法と熱間成型法に大別される。
型法と熱間成型法に大別される。
冷間成型法は主として線径の細いものに、熱間成型法は
主として、たとえば８帆Ｊの以上の大窪のものに用いら
れる。素材径が太くなると、強度の高いもの程冷間成型
が困難になる。衿間成型法では、大径で素材強度１５０
ｋ９′桝以上のコイルばねの製造は困難であるとされて
いる。熱間成型法によれば、太径のものでも成型は容易
であり、成型後の熱処理によって、高強度のコイルばね
が製造可能であるが、実際上は、熱処理が不均一になり
易く、表面肌荒れや形状不良などの問題も発生し易いな
どの要因が加わるため、品質は、冷間成型法として低く
なるのが普通である。本発明は上述したような従来の製
造方法に存する困難を除去したコイルばねの袷間成型法
を提供しようとするものである。本発明は次のような構
成からなっている。
主として、たとえば８帆Ｊの以上の大窪のものに用いら
れる。素材径が太くなると、強度の高いもの程冷間成型
が困難になる。衿間成型法では、大径で素材強度１５０
ｋ９′桝以上のコイルばねの製造は困難であるとされて
いる。熱間成型法によれば、太径のものでも成型は容易
であり、成型後の熱処理によって、高強度のコイルばね
が製造可能であるが、実際上は、熱処理が不均一になり
易く、表面肌荒れや形状不良などの問題も発生し易いな
どの要因が加わるため、品質は、冷間成型法として低く
なるのが普通である。本発明は上述したような従来の製
造方法に存する困難を除去したコイルばねの袷間成型法
を提供しようとするものである。本発明は次のような構
成からなっている。
１ シリコン２．２％以下、マンガン１．０％以下、ク
ローム１．１％以下を含有し、かつ、炭素量が、０．３
５〜０．５％である低合金鋼からなる織材に、高周波熱
処理等の急熱急冷処理によって１５０ｋ９／磯以上の強
度を付与する。
ローム１．１％以下を含有し、かつ、炭素量が、０．３
５〜０．５％である低合金鋼からなる織材に、高周波熱
処理等の急熱急冷処理によって１５０ｋ９／磯以上の強
度を付与する。
ばねに最も要求される機械的性質は高い疲労強度である
。
。
疲労強度が、引張り強度、あるいは硬度と相関々係にあ
ることはよく知られている。引張強度が高くなれば、疲
労強度も高くなるが、反面、伸び、絞り等の靭性が次第
に低下した脆性が増大するので、工業的には、ばね材の
強度は、抗張力で１５０ｋｇ／柵〜１６０ｋｇ／桝程度
が限度とされている。現在、冷間成型用ばね材としては
、硬鋼線、ピアノ線又はばね鋼等のオイルテンパー線が
使用されているが、いづれも、０．５〜０．９％程度の
比較的高い炭素量を含有しており、素材を引抜後、暁入
焼戻し処理して所定の強度を付与し、袷間成型後、残留
応力除去、ショットピーニングを行って製造しているの
が普通である。
ることはよく知られている。引張強度が高くなれば、疲
労強度も高くなるが、反面、伸び、絞り等の靭性が次第
に低下した脆性が増大するので、工業的には、ばね材の
強度は、抗張力で１５０ｋｇ／柵〜１６０ｋｇ／桝程度
が限度とされている。現在、冷間成型用ばね材としては
、硬鋼線、ピアノ線又はばね鋼等のオイルテンパー線が
使用されているが、いづれも、０．５〜０．９％程度の
比較的高い炭素量を含有しており、素材を引抜後、暁入
焼戻し処理して所定の強度を付与し、袷間成型後、残留
応力除去、ショットピーニングを行って製造しているの
が普通である。
これに対し、本発明においては、ばね素材の炭素含有量
を０．３５〜０．５０％の範囲に限定している。
を０．３５〜０．５０％の範囲に限定している。
本発明者の実験によれば、高周波誘導加熱のごとき急熱
急冷熱処理によれば、通常の熱処理と比較した場合、非
常に微細なマルテンサィト組織をえられ、高強度で高い
鋤性を有する、ばね材として好ましい機械的性質がえら
れるとともに、加熱時間か短かいため、熱処理工程での
表面の恐れがほとんどなく、微細な組織と相挨ってより
高い疲労強度をえられることが判明している。第１図は
既に公知の炭素鋼での試験結果の１部を示すもので、高
周波で被加熱材の深部迄誘導焼入する場合と、通常の電
気で焼入する場合とにおける被加熱材の炭素含有量と廻
転曲げ疲労強度との関係が示されており、１は高周波譲
導焼入の場合、２は電気炉焼入の場合を示している。
急冷熱処理によれば、通常の熱処理と比較した場合、非
常に微細なマルテンサィト組織をえられ、高強度で高い
鋤性を有する、ばね材として好ましい機械的性質がえら
れるとともに、加熱時間か短かいため、熱処理工程での
表面の恐れがほとんどなく、微細な組織と相挨ってより
高い疲労強度をえられることが判明している。第１図は
既に公知の炭素鋼での試験結果の１部を示すもので、高
周波で被加熱材の深部迄誘導焼入する場合と、通常の電
気で焼入する場合とにおける被加熱材の炭素含有量と廻
転曲げ疲労強度との関係が示されており、１は高周波譲
導焼入の場合、２は電気炉焼入の場合を示している。
第１図から、高周波熱処理のごとき急熱急袷法によれば
、通常の熱処理法と比し、より高い疲労強度をえられる
ことが知られる。しかして、素材の炭素含有量が低い場
合ほど、両法のそれぞれによってえられる材料間におけ
る疲労強度の差異は大きく、０．５％以上になるとその
差異は小さくなる。１方、上述したオイルテンパー線の
ごとき、高炭素量を含有している鋼材に、水噴射のごと
き急冷処理を行なうと、鋼材の表面における、ひづみ応
力が高くなるとともに、それに隣入変態応力が相乗され
て、所調焼割れ発生の危険が生ずる。
、通常の熱処理法と比し、より高い疲労強度をえられる
ことが知られる。しかして、素材の炭素含有量が低い場
合ほど、両法のそれぞれによってえられる材料間におけ
る疲労強度の差異は大きく、０．５％以上になるとその
差異は小さくなる。１方、上述したオイルテンパー線の
ごとき、高炭素量を含有している鋼材に、水噴射のごと
き急冷処理を行なうと、鋼材の表面における、ひづみ応
力が高くなるとともに、それに隣入変態応力が相乗され
て、所調焼割れ発生の危険が生ずる。
従つて、ばね材として急熱急冷による効果を最も安全に
、かつ効果的に与えるためには、上述した範囲の炭素含
有量の鋼材を素材として用いることが好ましい。本発明
において、ばね材として炭素含有量を０．３５〜０．５
％の範囲に限定したのは、後述することを含め、以上の
ような理由によるものである。本発明においては、さら
にばね素材の化学組成を上述した炭素含有量の他、シリ
コン含有量を２．２％以下、マンガン含有量を１．０％
以下、クローム含有量を１．１％以下に限定している。
、かつ効果的に与えるためには、上述した範囲の炭素含
有量の鋼材を素材として用いることが好ましい。本発明
において、ばね材として炭素含有量を０．３５〜０．５
％の範囲に限定したのは、後述することを含め、以上の
ような理由によるものである。本発明においては、さら
にばね素材の化学組成を上述した炭素含有量の他、シリ
コン含有量を２．２％以下、マンガン含有量を１．０％
以下、クローム含有量を１．１％以下に限定している。
本発明者の実験によれば、炭素含有量０．３５〜０．５
％のＳｉ，Ｃｒ鋼は急熱急冷処理によって抗張力１５０
ｋ９／磯〜１８０ｋｇ／磯、伸び、１２〜１５％程度の
機械的性質をえられることが判明した。
％のＳｉ，Ｃｒ鋼は急熱急冷処理によって抗張力１５０
ｋ９／磯〜１８０ｋｇ／磯、伸び、１２〜１５％程度の
機械的性質をえられることが判明した。
本発明者は第１表に、その化学組成を示した本発明にか
）るＳｉ，Ｃｒ鋼線材と、従来のＳｕｐ６に、それぞれ
高周波焼入焼戻し処理およびオイルテンパー処理を行っ
た処、第２表のような機械的性質を示した。
）るＳｉ，Ｃｒ鋼線材と、従来のＳｕｐ６に、それぞれ
高周波焼入焼戻し処理およびオイルテンパー処理を行っ
た処、第２表のような機械的性質を示した。
第２表から、本発明にか）る、高周波熱処理したＳｉ，
Ｃｒ鋼は、オイルテンパー処理したＳｕｐ６より、高い
抗張力で、しかも高い轍性を有することが判明する。第
２表 本発明者はさらに、Ｃ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ＜２
．２％、Ｍｎ＜１．０％、Ｃｒ＜１．１％、の化学組成
からなる数種の合金鋼に、上述したと同様の、通常の高
周波熱処理をした処、すべての試験片について抗張力１
５０ｋ９／地〜１８０ｋ９／秘、伸び１２〜１５％の機
械的性質を得られることが判明した。
Ｃｒ鋼は、オイルテンパー処理したＳｕｐ６より、高い
抗張力で、しかも高い轍性を有することが判明する。第
２表 本発明者はさらに、Ｃ：０．３５〜０．５％、Ｓｉ＜２
．２％、Ｍｎ＜１．０％、Ｃｒ＜１．１％、の化学組成
からなる数種の合金鋼に、上述したと同様の、通常の高
周波熱処理をした処、すべての試験片について抗張力１
５０ｋ９／地〜１８０ｋ９／秘、伸び１２〜１５％の機
械的性質を得られることが判明した。
この場合、Ｓｉの添加量の増加に伴ない、結晶粒の成長
を抑制する作用や、低温焼戻し脆性低下作用が増大した
が、添加量が２．２％を超えると、これらの効果は一定
に近くなり、効果の向上は認められなかった。本願にお
いて、Ｓｉの含有量を２．２％以下に限定したのは、そ
のような理由によるものである。又、Ｍｎの添加量を増
加させると、焼入性は良好となるが、本願の場合、Ｓｉ
，Ｃｒが共存しているという関係から、Ｍｎが１．０％
を超えると、暁房腕化が生じる。それを防止するため、
本願においてはＭｎの含有量を１．０％以下とした。さ
らに又、Ｃｒの添加は結晶粒の微細化、粒成長阻止用、
焼入れ性の向上に効果があるが、１．１％を超えると、
衝撃特性の低下が著しくなることが判明した。従って本
願においてはＣｒの含有量を１．１％以下に限定した。
なお、たとえば８肋◇以上の大径用の鋼材には、Ｍｎ量
０．５〜１．０％程度の添加、ホウ素５／１０００％以
下の範囲内での添加をすれば、さらによりよい競入性を
えられることはも．ちろんである。２ １の材料を使用
し冷間成型によってコイルばねを製造する。
を抑制する作用や、低温焼戻し脆性低下作用が増大した
が、添加量が２．２％を超えると、これらの効果は一定
に近くなり、効果の向上は認められなかった。本願にお
いて、Ｓｉの含有量を２．２％以下に限定したのは、そ
のような理由によるものである。又、Ｍｎの添加量を増
加させると、焼入性は良好となるが、本願の場合、Ｓｉ
，Ｃｒが共存しているという関係から、Ｍｎが１．０％
を超えると、暁房腕化が生じる。それを防止するため、
本願においてはＭｎの含有量を１．０％以下とした。さ
らに又、Ｃｒの添加は結晶粒の微細化、粒成長阻止用、
焼入れ性の向上に効果があるが、１．１％を超えると、
衝撃特性の低下が著しくなることが判明した。従って本
願においてはＣｒの含有量を１．１％以下に限定した。
なお、たとえば８肋◇以上の大径用の鋼材には、Ｍｎ量
０．５〜１．０％程度の添加、ホウ素５／１０００％以
下の範囲内での添加をすれば、さらによりよい競入性を
えられることはも．ちろんである。２ １の材料を使用
し冷間成型によってコイルばねを製造する。
しかして、上述したような本発明による鋼材を使用すれ
ば、たとえば１６側Ｊ程度の大経線材も冷間加工によっ
て、実際的にも容易に成型可能であることが判明した。
ば、たとえば１６側Ｊ程度の大経線材も冷間加工によっ
て、実際的にも容易に成型可能であることが判明した。
第３表はこの点に関して本発明者が行った実験の実験条
件および実験結果の一部を示すものである。第３表 第３表に示す実験結果からみても明らかなごと〈、例え
ば自動車用膝下ばねに要求される機械的性質を充分満足
する製品ができることが判る。
件および実験結果の一部を示すものである。第３表 第３表に示す実験結果からみても明らかなごと〈、例え
ば自動車用膝下ばねに要求される機械的性質を充分満足
する製品ができることが判る。
１方、冷間成型したコイルばねは冷間塑性加工を受けて
、ひずみ応力が残留し、これが強度低下の原因となるの
で、応力除去のために成型後４００ｏ〜５００ｏの加熱
を行なうのが普通で、この場合、残留応力は温度の上昇
とともに減少し、５００午０程度でほとんど消滅する。
、ひずみ応力が残留し、これが強度低下の原因となるの
で、応力除去のために成型後４００ｏ〜５００ｏの加熱
を行なうのが普通で、この場合、残留応力は温度の上昇
とともに減少し、５００午０程度でほとんど消滅する。
本発明によるコイルばね材（Ｃ：０．４７％、Ｓｉ：１
．７０％、Ｍｎ：０．７３％、Ｃｒ：０．４６％）の焼
戻温度と抗張力との関係は、第２図に、その一例を示す
ごとく、競戻温度が高くなるに従って抗張力は次第に低
下するが、炭素量を０．３５％以上含有する本発明にか
かるばね材は炭素鋼に比して暁房抵抗が高く、４００〜
５００ｑｏの競房温度でもなお、強度レベルとして１５
０ｋ９／柵〜１８０ｋ９／柵を確保することが出来るの
で、成型後の応力除去のための加熱を行っても、加熱前
の強度が低下する心配はほとんどない。さらに、応力除
去後のショットピーニングによって、コイルばねの機械
的性質が向上することはよく知られており、たとえば直
線材における両振り曲げ疲労試験結果の１例を示す、第
３図は、そのことが明らかに示している。
．７０％、Ｍｎ：０．７３％、Ｃｒ：０．４６％）の焼
戻温度と抗張力との関係は、第２図に、その一例を示す
ごとく、競戻温度が高くなるに従って抗張力は次第に低
下するが、炭素量を０．３５％以上含有する本発明にか
かるばね材は炭素鋼に比して暁房抵抗が高く、４００〜
５００ｑｏの競房温度でもなお、強度レベルとして１５
０ｋ９／柵〜１８０ｋ９／柵を確保することが出来るの
で、成型後の応力除去のための加熱を行っても、加熱前
の強度が低下する心配はほとんどない。さらに、応力除
去後のショットピーニングによって、コイルばねの機械
的性質が向上することはよく知られており、たとえば直
線材における両振り曲げ疲労試験結果の１例を示す、第
３図は、そのことが明らかに示している。
第３図において、３は第１表に示す素材Ｓｕｐ６を熱処
理し、応力除去のための加熱を行った時の疲労強度、３
′は上記材料３にショットピーニング処理を行った後の
疲労強度、４は第１表に示すＳｉ，Ｃｒ鋼を高周波熱処
理し、応力除去のための加熱を行った時の疲労強度、４
′は上記材料４にショットピーニング処理を行った後の
疲労強度を示す線図である。以上から明らかなごとく、
本発明によれば、Ｓｉ２．２％以下、Ｍｍｌ．０％以下
、Ｃｒｌ．１％以下を含み、炭素含有量０．３５〜０．
５％の鋼材に高周波熱処理による焼入焼戻しを行なうこ
とによって暁割れ発生の恐れなく、疲労強度の大なる、
かつ大窪でも、袷間成型が容易なコイルばねを提供でき
、しかも上記コイルばねは袷間成型後の応力除去のため
の加熱によっても、当該加熱前の機械的性質に、ほとん
ど、何らの影響を受けることがないので、それにより、
従来、製造が困難であった、特に大径で高強度の安価な
コイルばねを提供することができる。
理し、応力除去のための加熱を行った時の疲労強度、３
′は上記材料３にショットピーニング処理を行った後の
疲労強度、４は第１表に示すＳｉ，Ｃｒ鋼を高周波熱処
理し、応力除去のための加熱を行った時の疲労強度、４
′は上記材料４にショットピーニング処理を行った後の
疲労強度を示す線図である。以上から明らかなごとく、
本発明によれば、Ｓｉ２．２％以下、Ｍｍｌ．０％以下
、Ｃｒｌ．１％以下を含み、炭素含有量０．３５〜０．
５％の鋼材に高周波熱処理による焼入焼戻しを行なうこ
とによって暁割れ発生の恐れなく、疲労強度の大なる、
かつ大窪でも、袷間成型が容易なコイルばねを提供でき
、しかも上記コイルばねは袷間成型後の応力除去のため
の加熱によっても、当該加熱前の機械的性質に、ほとん
ど、何らの影響を受けることがないので、それにより、
従来、製造が困難であった、特に大径で高強度の安価な
コイルばねを提供することができる。
第１図は高周波焼入焼戻しのごとき急熱急冷処理と、通
常の電気炉での熱処理とにおける、被加熱材の炭素含有
量と回転曲げ疲労強度との関係を示す線図、第２図は本
発明における素材の暁房温度と抗張力との関係を示す線
図、第３図は、１まね材の熱処理につぐ応力除去のため
の加熱後に行なわれるショットピーニングとばね材との
抗張力との関係を示す線図である。 務’図 磯２麹 珍３図
常の電気炉での熱処理とにおける、被加熱材の炭素含有
量と回転曲げ疲労強度との関係を示す線図、第２図は本
発明における素材の暁房温度と抗張力との関係を示す線
図、第３図は、１まね材の熱処理につぐ応力除去のため
の加熱後に行なわれるショットピーニングとばね材との
抗張力との関係を示す線図である。 務’図 磯２麹 珍３図
Claims (1)
- １ シリコン２．２％以下、マンガン１．０％以下、ク
ローム１．１％以下を含有し、かつ、炭素量が０．３５
〜０．５％である低合金鋼からなる線材に、高周波熱処
理による焼入焼戻しを行つて１５０ｋｇ／ｍｍ＾２以上
の強度を付与した後、冷間成型することを特とする冷間
成型コイルばねの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP546076A JPS6030736B2 (ja) | 1976-01-22 | 1976-01-22 | 冷間成型コイルばねの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP546076A JPS6030736B2 (ja) | 1976-01-22 | 1976-01-22 | 冷間成型コイルばねの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5289514A JPS5289514A (en) | 1977-07-27 |
| JPS6030736B2 true JPS6030736B2 (ja) | 1985-07-18 |
Family
ID=11611824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP546076A Expired JPS6030736B2 (ja) | 1976-01-22 | 1976-01-22 | 冷間成型コイルばねの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030736B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5531109A (en) * | 1978-08-25 | 1980-03-05 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Cold-plastic-formed steel product with high strength, very high durability and creep resistance and manufacture thereof |
| JPS5711741A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-21 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Production of coil spring |
| CN111334708B (zh) * | 2020-03-05 | 2022-01-28 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种抗拉强度≥2250MPa且疲劳性能优异的高强度弹簧钢及其生产方法 |
-
1976
- 1976-01-22 JP JP546076A patent/JPS6030736B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5289514A (en) | 1977-07-27 |
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