JPS6345320A

JPS6345320A - Ｔ頭ボルト

Info

Publication number: JPS6345320A
Application number: JP18912586A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okada; 和男岡田; Hideta Torihara; 鳥原　秀太
Original assignee: NIPPON FASTENER KOGYO KK
Current assignee: NIPPON FASTENER KOGYO KK
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1988-02-26
Also published as: JPH0551643B2

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製の１頭ボルトに関する。

（従来の技術）ＴＶｔボルトは、軸部に対し、頭部が前記軸部と相俟っ
てＴ字状となるように設けられたものであり、水道管な
どの管継手の締付は等に利用されている。

従来の１頭ボルトとしては、球状黒鉛鋳鉄製のものとス
テンレス製のものが知られている。球状黒鉛Ｓ３鉄製の
Ｔ須ボルトは、引張強さがＪＩＳＧ５５０２の１種のも
ので４０Ｋｇｆ／ｍｅ２以上、２種のもので４５ｋｇｆ
／ｍ”以上が得られている。これに対し、ステンレス製
の１頭ボルトとしては、マルテンサイト系のＳＵＳ　４
０３等を利用したものがあり、その引張強さは６０Ｋｇ
ｆ／ａｍ”以上である。

上記ステンレス製１頭ボルトは、ステンレスの棒鋼から
の熱間鍛造で得られており、その一般的な処理工程は次
のとおりである。

棒鋼の焼なまし→所要長さへの切断→加熱（１２００℃
程度）→鍛造→焼入れ焼戻しで不動態化処理→ねじ転造この場合、上記焼入れは、熱間鍛造後のボルト頭部と細
部との組織の均一化ないしは強度向上のため行なわれ、
また、焼戻しは焼入れによって生じたマルテンサイト組
織によって著しくしん性が低下し、また残留応力が大き
くなっているため必要となる処理である。従って、この
ステンレス製１頭ボルトはその全体が均一な焼戻し組織
となっている（第１６図参照）。

（発明が解決しようとする問題点）従来のステンレスＩＴ頭ボルトの場合、その引張強さは
高いが、熱間鍛造を行なうからコスト高になるとともに
、さらに焼入れ焼戻しを行なうことからもコスト高にな
って高価なものとなっている問題がある。また、焼入れ
焼戻しを省略したものでは、ボルト頭部のみが加熱空冷
により焼きが入り、軸部との組織の違いから強度的に弱
くなる不具合がある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
従来の問題点を解決する手段として、軸部に対し頭部が
この軸部と相俟ってＴ字状となるように設けられ、かつ
ボルト全体がフェライト地に少量のＣｒＣ化合物が点在
した完全焼なまし組織となっている１頭ボルトを提供す
るものである。

この１頭ボルトは、マルテンサイト系あるいはフェライ
ト系のステンレス鋼の冷間鍛造ないしは温間鍛造で得ら
れるものであり、ボルト全体がフェライト地に少量のＣ
ｒＣ化合物が点在した完全焼なまし組織となっているか
ら、焼入れ焼戻し処理を施すことなくそのまま使用する
ことができる。

もちろん、本発明の１頭ボルトにさらに焼入れ焼戻し処
理を施し引張強さを６０ｋｇｆ／ｎｎ＋２以上とするこ
とは可能である。

また、上記鍛造によって得られるメタルフローはボルト
頂面中央部からボルト頭部で両側に湾曲して広がりボル
ト軸部に集束する連続したメタルフローであり、使用時
における頭部破断等のおそれは全くなくボルトの強度向
上を図ることができる。

（発明の効果）従って、本発明によれば、機械的性質の優れた１頭ボル
トを提供するとかでき、かつ、この１頭ボルトのコスト
を例えば４０％程度低減することができるという優れた
効果が得られる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示す１頭ボルト１において、２は下部にねじ部
２ａを有する軸部であり、この軸部２の上端に頭部３が
軸部２と相俟ってＴ字状となるように連なっている。こ
の実施例の１頭ボルト１の呼び径は２０１１１１１であ
り、頭部３の長さは５５ｍである。つまり、この（頭部
長さ／呼び径）の比は２．７５であり、さらにこの比は
例えば２．６０〜２．９０にすることもできる。第２図
は１頭ボルト１の平面図、第３図は同底面図であり、軸
部２の端面には１字型による位置決め用凹部４が刻印さ
れている。

上記１頭ボルト１の組織は第４図に顕微鏡写真（５００
倍）で示されており、ボルト全体においてフェライト地
に少量のＣｒＣ化合物が点在した完全焼なまし組織とな
っている。また、ボルト頭部３から軸部２にわたる部分
においては、第５図に写真で示すように、ボルト頂面か
らボルト頭部において側方へ湾曲して広がり、軸部２に
おいて集束した流線形のメタルフローが形成されている
。

上記１頭ボルト１は鍛造工程を含む第６図に示す処理工
程により得られるものであり、供試素材は次の成分（主
属％）をもつマルテンサイト系ステンレス鋼の線材であ
る。

Ｃ０，０７以下、Ｓｉ　　０．４０以下。

Ｍｎ　　Ｏ，ｌ　Ｏ−１，０，Ｃｒ　　１０．Ｏ〜１３
．０．Ｎ　　Ｏ，０２以下　残部Ｆｅならびに不純物元
素処理工程においては、まず上記素材の完全焼なましを行
なう。この完全焼なましは素材の切断および塑性加工性
を良好にするためのものであり、素材を変態点以上の温
度に保持して徐冷により変態を完結させることにより行
なう。素材（１２Ｃ−ｒ　）のＣ量と焼なまし状態での
引張強さとの関係は第７図に示すとおりであり、Ｃ量が
０．０７重景％以下で引張強さ４７Ｋｇｆ／ｌ１ＩＩ”
以下となり、鍛造性が良好となることがわかる。すなわ
ち、第８図に素材の引張強さと鍛造用金型の寿命（割れ
発生までに鍛造可能な素材本数）との関係を示すように
、引張強さが４７　Ｋ　ｇ　ｆ　／ｎｎ２以下となると
、金型寿命が平均２０００本以上となっている。

また、上記Ｃｔｈ１の低減により耐食性の向上も図れる
。

次に、第９図に示すボルトホーマ５を用いて、素材を所
要長さに切断し、据込み、頭部成形、軸絞りおよびトリ
ミングという一連の冷間鍛造を行なう。

なお、このボルトホーマ５では素材切断部の図示を省略
しているが、第６図に示す工程図において２点鎖線で囲
んだ各工程がこのボルトホーマ５によって行なわれるこ
とになる。また、予め所要長さに切断した素材を用いる
場合は完全焼なまし工程から据込み工程に移行すること
もできる。以下、ボルトホーマ５について説明する。

すなわち、第９図において、６は上型、７は下型であり
、図面の右側から（予備）据込部８、頭部成形部９、軸
絞り部１０．トリミング部１１が設けられ、それぞれ据
込用のポンチ１２とダイ１３、頭部成形用のポンチ１４
とダイ１５、軸絞り用のポンチ１６とダイ１７、トリミ
ング用のパンチ１８と受け１９が設けられており、ノッ
クアウトピン２０〜２４を利用して加工材Ｗ　１−Ｗ３
は押し出しチャックによってその搬送を行ない、加工材
Ｗ４は押し出して製品シュートへ落とすようになってい
る。

上記据込部８における加工条件は第１０図〜第１２図に
示す寸法記号を利用して述べれば次のとおりである。

据込角θ＝４５度、自由据込比ｂ／ｄ　＝１．５．据込
高さ比ｃ／ａ＝０．６゜ｆ／ｄ＝２．０．ｇ／ｄ＝１．０この据込みのいかんにより、ボルト頭部３の良否が決定
さオ℃るものであり、据込角は３０〜６０度とするのが
好ましい。すなわち、据込角が３０度未満では第１３図
に示す如く、頭部成形によってメタルフローａｌが頭部
において不規則に歪んだＴ頭ボルトａが得られ、また、
据込角が６０度を超えると第１４図に示す如くメタルフ
ローｂ＋がボルト頂部両側付近で切れたＴｍｍポルトが
１）られ、いずれにしてもメタルフローを利用した強度
向上が図れない。そして、最も好ましい据込角は４５度
程度であり、第５図に示す流線形のメタルフローが得ら
れる。

上記ボルトホーマによる冷間鍛造において、加工形状は
非軸対称、つまり、据込みにおける加工形状は第１２図
に示すとおり製品形状に倣って左右対称に張出し部Ｗｌ
　１．Ｗｌ　１が形成されたものであり、トリミング部
１１での切削は不要である。また、この場合、ボルトホ
ーマ５の各加工部８〜１１における加工材Ｗ１〜Ｗ４の
位置決めは軸底部の位置決め用凹部（丁字型）４を利用
して行なわれ、移動に伴う加工材Ｗ　１−　Ｗ　４の回
転はなく、加工材Ｗ　ｌ−Ｗ　４のふれによる打痕ない
しは金型の破損は上記位置決めにより防止される。

しかして、上記冷間鍛造後、その鍛造品にはねじ転造が
施され、さらに不動態化処理が施される。

不動態化処理は例えば３０°ＣのＨＮ○３水溶液に加工
材を所定時間浸漬することにより行なう。この場合、ね
じ転造後に不動態化処理が施されるから、ねじ部２ａの
耐食性向上が図れる。

以上の如くして得られた１頭ボルトは引張強さ５０Ｋｇ
ｆ／ｍ”以上、保証荷重は６１００Ｋｇｆで永久変形を
生じないというものである。このような優れた機械的強
度をもつのは、完全焼なまし組織において第５図に示す
メタルフローが形成されているためである。

従って、上記１頭ボルトはそのまま水道管などの管継手
の締付は等に利用することができる。

また、実施例の１頭ボルト製造方法によれば、線材を用
いて順次所要長さに切断して冷間鍛造を行なうから、棒
鋼を用いて熱間鍛造を行なう場合に比べて、鍛造方式の
違いにより加工速度が高くなってコスト低減が図れると
ともに、素材切断に伴う残材の発生および酸化損失（材
料の加熱によって生じた酸化膜が熱間鍛造で剥離するこ
とによるもの）が実質的にないことにより材料の歩留り
が向上し、生産性も高くなる。また、焼入れ焼戻しの処
理が不要となるためより一層のコスト低減が図れる。

もちろん、この実施例の１頭ボルトはそのＣｒ当量が９
．０〜１０．５であり、焼入れ、焼戻し処理を施すこと
により、その強度向上を図ることは可能である。すなわ
ち、その場合の焼入れは９５０〜１０００℃（例えば９
７０°Ｃ）からの油冷によって行なうことができ、焼戻
しは７００〜７５０℃（例えば７００℃）からの水冷に
よって行なうことができる。かかる熱処理により、１頭
ボルトは完全マルテンサイト組織となり、その引張強度
は６０　Ｋ　ｇ　ｆ　／ａｎ２以上となる。

また、上記実施例では、位置決め用凹部（１字型）４の
利用により冷間鍛造時において加工材Ｗ１〜Ｗ４をふれ
がない状態で正確に搬送することができ、頭部寸法精度
のよい製品が得られる。

また、熱処理が不要であることもあって、処理工程数が
少なくなる。

また、上記実施例は冷間鍛造によって１頭ボルトを得て
いるが、温間鍛造によって上記実施例と同様の１頭ボル
トを得ることができる。すなわち、第１５図にステンレ
スｍ　（ＳＵＳ４０３）の変形抵抗と温度との関係を示
すように、１５０℃以上で変形抵抗が著しく低下し、４
００℃〜６００℃では青熱ぜい性により、変形抵抗の低
下は少なくなるが、６００℃以上ではまた変形抵抗が低
下しており、先の実施例で使用した素材に限らず、一般
のステンレス鋼材でも温間域（変態点以下、特に材料加
熱による酸化膜が生成されない領域）で鍛造を施すこと
により、先の実施例と同様のＴ頭　　　　□ボルトが得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は実施例の１頭ボルトに関し、第１図
は１頭ボルトの正面図、第２図は同平面図、第３図は同
底面図、第４図は１頭ボルトの金属組ｍ（結晶構造）を
示す５００倍の１１１′Ｉ微漿写真、第５図は１頭ボル
トの金属組織（メタルフロー）を示す写真、第６図は実
施例の処理工程図、第７図は素材のＣ量と焼なまし状態
での引張強さの関係を示す特性図、第８図は素材の引張
強さと鍛造用金型の寿命の関係を示す特性図、第９図は
実施例のボルトホーマの縦断面図、第１０図は素材の上
部を示す正面図、第１１図は素材を据込んだ状態の正面
図、第１２図は同平面図、第１３図および第１４図はそ
れぞれ１頭ボルトの不良メタルフローの状態を示す正面
図、第１５図はステンレス鋼の変形抵抗と温度との関係
を示す特性図、第１６図は従来の１頭ボルトの金属組織
を示す５００倍の顕微鏡写真である。ｌ・・・・・・１頭ボルト、２・・・・・・軸部、２ａ
・・・・・・ねじ部、３・・・・・・頭部、５・・・・
・・ボルトホーマ。第６図図面の汀１−ご（内容に変更なし）窮５図第４図　　　　　第１６図第７図 α巧　　　ωＯＣ量（重ｂ）第８図セ■守（来世第１２図第１３図　　　　　　第１４図第１５図５二度（°Ｃ）手続補正書（方式）昭和６１年１１月ユ６日特許庁長官　黒　１）明　雄　殿逗１、事件の表示昭和６１年特許願第１８９１２５号住所　大阪府大阪市鶴見区今津北４丁目７番１８号名称
　”ＢＥファスナー〒Ｍｂ式全会社４代　理　人郵便番号　６５０住所　兵庫県神戸市中央区三宮町１丁目３番１１号朝日
生命三宮ビル昭和６１４ｆ４０月８Ｂ　（５ａ送り６１．１０．２８
）６、補正の対象図面の第５図７、補正の内容別紙のとおり８、添付書類の目録

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸部に対し頭部が前記軸部と相俟ってＴ字状とな
るように設けられた冷温間成形ボルトであって、ボルト
全体がフェライト地に少量のＣｒＣ化合物が点在した完
全焼なまし組織となっていることを特徴とするＴ頭ボル
ト。