JPH06158158A - Production of coil spring - Google Patents
Production of coil springInfo
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- JPH06158158A JPH06158158A JP32056392A JP32056392A JPH06158158A JP H06158158 A JPH06158158 A JP H06158158A JP 32056392 A JP32056392 A JP 32056392A JP 32056392 A JP32056392 A JP 32056392A JP H06158158 A JPH06158158 A JP H06158158A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンに使
用される弁ばねなどの高強度かつ高耐疲労性のばねの製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a spring having high strength and fatigue resistance such as a valve spring used in an automobile engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】高強度かつ高耐疲労性のばねを製造する
従来の方法として、引張強度の高い線材を使用して、コ
イリング成形、熱処理、ショットピーニング処理をし、
その後研磨処理して表面最大粗さを低減させる各工程を
実施する方法が知られている。また、特開昭63−76
730号公報には、鉄鋼線材をコイリング成形し、窒化
処理した後、ショットピーニングのショットの粒径を順
次小さくした数段階のショットピーニングを施すコイル
ばねの製造方法が記載されている。2. Description of the Related Art As a conventional method for producing a spring having high strength and high fatigue resistance, coiling molding, heat treatment, shot peening treatment is performed using a wire material having high tensile strength,
There is known a method of performing a polishing process and then performing each step of reducing the maximum surface roughness. Also, JP-A-63-76
Japanese Patent Publication No. 730 describes a method of manufacturing a coil spring in which a steel wire rod is coiled, nitrided, and then shot peened in several stages in which the shot grain size of the shot peening is successively reduced.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来のショットピーニ
ング処理によっても、コイルばねの表面部に残留応力が
発生し、コイルばねの強度および耐疲労性を向上させる
ことができる。本発明は、従来の処理方法よりもさらに
高い残留応力を付与できるコイルばねの製造方法を提供
し、コイルばねの強度および耐疲労性をさらに向上させ
ることを目的とする。Even by the conventional shot peening treatment, residual stress is generated on the surface of the coil spring, and the strength and fatigue resistance of the coil spring can be improved. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a coil spring that can give a higher residual stress than that of the conventional processing method, and further improve the strength and fatigue resistance of the coil spring.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の発明者等は、被
処理材の表面部の硬度とショットピーニングに用いるシ
ョット粒の硬度との関係を検討した。この結果、窒化処
理後の被処理材の表面部の硬度よりも高い硬度をもつシ
ョット粒を用いてショットピーニング処理を実施する
と、被処理材の表面から内部深くまで幅広く残留応力を
付与でき、かつ、その表面に大きな残留応力を付与でき
ることを見出し、本発明を完成させたものである。The inventors of the present invention investigated the relationship between the hardness of the surface portion of the material to be treated and the hardness of shot grains used for shot peening. As a result, when the shot peening treatment is performed by using shot grains having a hardness higher than the hardness of the surface portion of the material to be treated after the nitriding treatment, it is possible to give a wide residual stress from the surface of the material to be processed deep inside, and The inventors have completed the present invention by finding that a large residual stress can be applied to the surface.
【0005】すなわち、本発明のコイルばねの製造方法
は、鉄鋼線材にコイリング成形、窒化処理、ショットピ
ーニングを順次実施し、残留応力を付与したコイルばね
の製造方法において、前記ショットピーニングは、前記
窒化処理が施された前記コイルの表面部の硬度よりも高
い硬度をもつセラミックスからなるショット粒を用いて
実施することを特徴とする。That is, in the method for manufacturing a coil spring of the present invention, in the method for manufacturing a coil spring in which coil wire forming, nitriding treatment and shot peening are sequentially performed on a steel wire material to give residual stress, the shot peening is performed by the nitriding. It is characterized in that it is carried out by using shot particles made of ceramics having a hardness higher than that of the surface of the coil which has been treated.
【0006】本発明のコイルばねの製造方法において
は、鉄鋼線材をコイリング成形し窒化処理した後、窒化
処理が施されたコイルの表面部の硬度よりも高い硬度を
もつセラミックスからなるショット粒を用いて、ショッ
トピーニングを実施することによって、コイルばねの表
面部に高い残留応力を付与している。これによって、コ
イルばねの強度と耐疲労性が著しく改善される。In the coil spring manufacturing method of the present invention, shot grains made of ceramics having a hardness higher than the hardness of the surface portion of the coil subjected to nitriding treatment after coiling forming of steel wire and nitriding treatment are used. By performing shot peening, high residual stress is applied to the surface of the coil spring. This significantly improves the strength and fatigue resistance of the coil spring.
【0007】本発明のコイルばねの製造方法に使用され
る線材は、窒化処理によって表面部が窒化され、表面部
の硬度が高くなる鉄鋼材である。特に、高強度ばね用と
して従来より使用されているモリブデン、バナジウムを
含む合金鋼オイルテンパー線や合金鋼硬引線が適してい
る。さらに、コイリング成形を容易にするために、前記
したような線材は、酸化皮膜をもつものであるのが好ま
しい。The wire used in the method for manufacturing the coil spring of the present invention is a steel material in which the surface portion is nitrided by the nitriding treatment and the hardness of the surface portion is increased. In particular, alloy steel oil tempered wires containing molybdenum and vanadium and hard drawn alloy steel wires which have been conventionally used for high strength springs are suitable. Further, in order to facilitate coiling molding, it is preferable that the wire as described above has an oxide film.
【0008】なお、前記した高強度ばね用の合金鋼オイ
ルテンパー線は、冷間でコイル成形する。したがって、
その後、低温熱処理、たとえば、低温焼鈍によって、コ
イル成形の際に生じた残留応力や残留歪みを除去するの
が好ましい。さらに、線材として酸化皮膜をもつものを
使用する場合には、成形後で窒化処理を実施する前に、
ばね素材の表面をデスケール処理しておくのが好まし
い。このデスケール処理は、コイリング成形されたばね
素材の表面の酸化皮膜を除去する工程である。デスケー
ル処理を施してばね素材の表面から酸化皮膜を取り除く
ことによって、ばね素材の表面部をより均一に窒化する
ことが可能となる。なお、このデスケール処理に際して
は、ばね素材の表面をできるだけ平滑にしておくのが好
ましい。ばね素材の表面が平滑でない場合、窒化の均一
性が不十分となり、また、得られるコイルばねに表面研
磨を施す必要が生じる。The alloy steel oil tempered wire for a high strength spring is cold coiled. Therefore,
After that, it is preferable to remove the residual stress and residual strain generated during coil forming by low temperature heat treatment, for example, low temperature annealing. Furthermore, when using a wire with an oxide film, before performing nitriding treatment after molding,
The surface of the spring material is preferably descaled. This descaling process is a process of removing the oxide film on the surface of the coiled spring material. By performing the descaling treatment to remove the oxide film from the surface of the spring material, the surface portion of the spring material can be nitrided more uniformly. In this descaling process, it is preferable to make the surface of the spring material as smooth as possible. If the surface of the spring material is not smooth, the uniformity of nitriding becomes insufficient, and the obtained coil spring needs to be surface-polished.
【0009】前記したデスケール処理は、たとえば、電
解研磨、酸洗い、ショットブラスト、ショットピーニン
グなどによって実施することができる。ショットブラス
ト、ショットピーニングなどによってデスケール処理を
実施する場合、特に、ばね素材の表面粗さを増大させな
いように、ショット粒を比較的弱くブラストまたはショ
ットするような条件を選択する必要がある。たとえば、
ショットピーニングによってデスケール処理を実施する
場合、ショット粒として、比較的柔らかいガラスビーズ
を使用するとか、直径が0.3mm以下のスチールショッ
トを使用することによって、ばね素材の表面を平滑にす
ることができる。なお、デスケール処理をショットブラ
スト、ショットピーニングなどで実施することによっ
て、ばね素材の表面から酸化皮膜を除去できることに加
えて、ばね素材の表面が活性化されて、次の工程である
窒化処理を容易に実施することができるようになる。The above descaling treatment can be carried out, for example, by electrolytic polishing, pickling, shot blasting, shot peening and the like. When performing the descaling treatment by shot blasting, shot peening, etc., it is necessary to blast or shot the shot grains relatively weakly so as not to increase the surface roughness of the spring material. For example,
When performing descaling by shot peening, the surface of the spring material can be smoothed by using relatively soft glass beads as shot particles or by using steel shot with a diameter of 0.3 mm or less. . By performing descaling by shot blasting, shot peening, etc., the oxide film can be removed from the surface of the spring material, and the surface of the spring material is activated, facilitating the next step, nitriding. Will be able to be carried out.
【0010】窒化処理は、ばね素材の表面から約0.2
mm程度の深さまで窒化し、その表面から0.05ないし
0.1mmまでの表面部の硬度をHv で850から600
程度とするものである。この窒化処理は、従来と同様に
実施することができる。たとえば、アンモニア雰囲気
中、420〜550℃でばね素材を2〜6時間処理する
ことによって、ばね素材の表面部に所定の窒化層を形成
できる。The nitriding treatment takes about 0.2 from the surface of the spring material.
Nitriding to a depth of about mm, the hardness of the surface from 0.05 to 0.1 mm from the surface is 850 to 600 Hv.
It is a degree. This nitriding treatment can be performed in the same manner as the conventional one. For example, a predetermined nitride layer can be formed on the surface of the spring material by treating the spring material at 420 to 550 ° C. for 2 to 6 hours in an ammonia atmosphere.
【0011】ショットピーニングは、表面部に窒化処理
が施されて硬化したばね素材の表面から内部深くまで幅
広く残留応力を付与し、かつ、その表面に大きな残留応
力を付与して、コイルばねの耐疲労性を向上させるもの
である。このため、本発明のコイルばねの製造方法にお
いては、ショットピーニングは、窒化処理が施されたば
ね素材の表面部の硬度よりも高い硬度をもつセラミック
スからなるショット粒を用いて実施する。このようなセ
ラミックスのショット粒として、酸化ジルコニウム(Z
rO2 )を酸化イットリウム(Y2 O3 )、酸化マグネ
シウム(MgO)または酸化カルシウム(CaO)で安
定化したジルコニア粒、酸化ジルコニウム(ZrO2 )
と酸化ケイ素(SiO2 )とからなるジルコン粒、酸化
アルミニウム(Al2 O3 )からなるコランダム粒、酸
化アルミニウム(Al2 O3 )と酸化ケイ素(Si
O2 )とからなるムライト粒、95%以上の酸化ジルコ
ニウム(ZrO2 )からなる高純度ジルコニア粒などを
挙げることができる。Shot peening imparts a wide residual stress from the surface of the spring material hardened by nitriding the surface to a deep inside thereof, and also imparts a large residual stress to the surface of the spring material, thereby improving the resistance of the coil spring. It improves fatigue. Therefore, in the coil spring manufacturing method of the present invention, shot peening is performed using shot particles made of ceramics having a hardness higher than the hardness of the surface portion of the nitrided spring material. Zirconium oxide (Z
Zirconia grains obtained by stabilizing rO 2 ) with yttrium oxide (Y 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO) or calcium oxide (CaO), zirconium oxide (ZrO 2 ).
And silicon oxide (SiO 2) consisting of a zircon grain, corundum grains of aluminum oxide (Al 2 O 3), aluminum oxide (Al 2 O 3) of silicon oxide (Si
Examples thereof include mullite grains composed of O 2 ) and high-purity zirconia grains composed of 95% or more zirconium oxide (ZrO 2 ).
【0012】このショットピーニングは、たとえば、H
v が850以上のセラミックスからなるショット粒を用
いて実施することができる。この硬度未満では、ショッ
トピーニングによる残留応力の付与が不十分である。ま
た、このショットピーニングは、たとえば、粒径が0.
2mm以上、好ましくは0.2〜1.5mmのセラミッ
クスからなるショット粒を用いて実施することができ
る。このショット粒の粒径が、0.2mm未満の場合、
窒化処理が施されて硬化したばね素材の表面から内部深
くまで広い範囲にわたって十分な残留応力を付与でき
ず、コイルばねの耐疲労性を十分に向上させることがで
きない。また、このショット粒の粒径が大きくなり過ぎ
ると、内部深くまで残留応力を付与するが、その表面に
は小さい残留応力しか付与することができない。したが
って、得られるコイルばねの表面から疲労による破壊が
生じ、コイルばねの耐疲労性を十分に向上させることが
できない。This shot peening is performed by, for example, H
It can be carried out using shot particles made of ceramics with v of 850 or more. If it is less than this hardness, the application of residual stress by shot peening is insufficient. Further, this shot peening has a grain size of, for example, 0.
It can be carried out using shot particles made of ceramics of 2 mm or more, preferably 0.2 to 1.5 mm. When the particle size of the shot particles is less than 0.2 mm,
Sufficient residual stress cannot be applied over a wide range from the surface of the spring material hardened by the nitriding treatment to deep inside, and the fatigue resistance of the coil spring cannot be sufficiently improved. If the grain size of the shot grains becomes too large, the residual stress is applied deep inside, but only a small residual stress can be applied to the surface. Therefore, the surface of the obtained coil spring is broken due to fatigue, and the fatigue resistance of the coil spring cannot be sufficiently improved.
【0013】前記したショットピーニングを実施した後
に、ばね素材に低温熱処理を施して、ばね素材の最表面
部の金属組織を均一化する。この低温熱処理は、たとえ
ば、250℃で15分程度の低温焼鈍を実施することに
よって行うことができる。なお、前記のショットピーニ
ングを実施した後に、さらに、前記のショットピーニン
グに用いたセラミックスからなるショット粒の粒径より
も小さい径をもつショット粒を用いるなど、ショットエ
ネルギーの小さい第2段階のショットピーニングを実施
してもよい。このような第2段階のショットピーニング
を実施すれば、第1段階のショットピーニングによっ
て、表面から内部深くまで幅広く残留応力が付与され、
かつ、その表面に大きな残留応力が付与されたばね素材
の表面に、さらに大きな残留応力を付与することがで
き、コイルばねの耐疲労性をより向上させることができ
る。また、このような第2段階のショットピーニングを
実施した後、ばね素材に前記したような低温熱処理を施
して、ばね素材の最表面部の金属組織を均一化する。After performing the above-mentioned shot peening, the spring material is subjected to a low temperature heat treatment to make the metallographic structure of the outermost surface of the spring material uniform. This low temperature heat treatment can be performed, for example, by performing low temperature annealing at 250 ° C. for about 15 minutes. After the shot peening is performed, a shot grain having a smaller shot energy is used, such as a shot grain having a diameter smaller than that of the shot grain made of the ceramic used for the shot peening. May be carried out. If such second-stage shot peening is performed, the residual stress is broadly applied from the surface to the deep inside by the first-stage shot peening,
Moreover, a larger residual stress can be applied to the surface of the spring material having a large residual stress applied to the surface thereof, and the fatigue resistance of the coil spring can be further improved. In addition, after the second stage shot peening is performed, the spring material is subjected to the low temperature heat treatment as described above to homogenize the metal structure of the outermost surface portion of the spring material.
【0014】[0014]
【発明の作用】本発明のコイルばねの製造方法において
は、窒化処理によって表面部が硬化したばね素材に、窒
化処理が施されたばね素材の表面部の硬度よりも高い硬
度をもつセラミックスからなるショット粒を用いてショ
ットピーニングを実施する。この結果、表面部が硬化し
たばね素材に、その表面から内部深くまで幅広く残留応
力を付与でき、かつ、その表面に大きな残留応力を付与
できる。すなわち、本発明のコイルばねの製造方法によ
って付与された残留応力は、コイルばねの最表面から比
較的深い部分にわたって分布し、かつ、その表面に近い
部分程大きくなる。したがって、本発明のコイルばねの
製造方法によれば、従来より高強度で耐疲労性に優れた
コイルばねを製造することができる。In the method of manufacturing the coil spring according to the present invention, the spring material whose surface is hardened by the nitriding treatment is made of a ceramic material having a hardness higher than the hardness of the surface of the nitriding-treated spring material. Shot peening is performed using the grains. As a result, it is possible to apply a wide residual stress to the spring material whose surface is hardened, from the surface to a deep inside, and to give a large residual stress to the surface. That is, the residual stress applied by the method for manufacturing a coil spring of the present invention is distributed from the outermost surface of the coil spring to a relatively deep portion, and becomes larger at a portion closer to the surface. Therefore, according to the coil spring manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a coil spring having higher strength and fatigue resistance than ever before.
【0015】[0015]
【実施例】本発明のコイルばねの製造方法を、以下、実
施例により具体的に説明する。 (実施例)コイルばねの線材として、弁ばね用バナジウ
ム添加高強度シリコンクロム合金鋼、すなわち、炭素
0.53重量%(以下、%は、特に明記しない限り重量
%を意味するものとする。)、ケイ素0.23%、マン
ガン0.8%、燐0.011%、硫黄0.008%、ク
ロム0.96%、バナジウム0.2%、銅0.06%、
残部鉄とからなる合金鋼をオイルテンパーして、引張強
度σB =2104Mpaの合金鋼オイルテンパー線とし
たものを使用した。EXAMPLES The method for manufacturing the coil spring of the present invention will be specifically described below with reference to examples. (Example) As a wire material for a coil spring, vanadium-added high-strength silicon-chromium alloy steel for valve springs, that is, 0.53% by weight of carbon (hereinafter,% means% by weight unless otherwise specified). , Silicon 0.23%, manganese 0.8%, phosphorus 0.011%, sulfur 0.008%, chromium 0.96%, vanadium 0.2%, copper 0.06%,
The alloy steel consisting of the balance iron was oil tempered to obtain an alloy steel oil tempered wire having a tensile strength σ B = 2104 Mpa.
【0016】この線材をコイリング成形し、線径3.2
mm、コイル中心径20.0mm、総巻数6.0巻、有効巻
数4.0巻、自由高さ47.0±0.2mm、ばね定数
3.28kgf/mmのばね素材に成形した。なお、このばね
素材に、450℃で15分間、低温焼鈍を実施する。こ
の後、取り付け時の着座性を向上させるために、ばね素
材の両端部を研削した。This wire is coiled to a wire diameter of 3.2.
mm, coil center diameter 20.0 mm, total number of turns 6.0, effective number of turns 4.0, free height 47.0 ± 0.2 mm, and spring constant 3.28 kgf / mm. The spring material is subjected to low temperature annealing at 450 ° C. for 15 minutes. After that, both ends of the spring material were ground in order to improve the seatability at the time of mounting.
【0017】そして、コイリング成形、低温焼鈍処理、
研削処理を施したばね素材に、直径が0.2mmで、Hv
が500のスチールボールを用いて、マイクロショット
ピーニングを15分間実施し、ばね素材の表面の酸化皮
膜を除去する表面活性化処理を行った。次に、このよう
な表面活性化処理を施したばね素材に、アンモニアガス
雰囲気中、450℃で6時間、ガス窒化処理を実施し、
ばね素材の表面に窒化層を形成した。Then, coiling forming, low temperature annealing treatment,
Grinded spring material with a diameter of 0.2 mm, Hv
Micro shot peening was carried out for 15 minutes using a steel ball of No. 500 to perform a surface activation treatment for removing an oxide film on the surface of the spring material. Next, the spring material subjected to such surface activation treatment is subjected to gas nitriding treatment at 450 ° C. for 6 hours in an ammonia gas atmosphere,
A nitride layer was formed on the surface of the spring material.
【0018】最後に、このような窒化処理を施したばね
素材に、Hvが1250、粒径が0.8mmのジルコニ
アからなるショット粒を用いて、ショットピーニングを
30分間実施した。なお、ジルコニアからなるショット
粒は、エアー式ショット機を使用して、投射圧力5kgf/
cm2 でばね素材に投射した。さらに、このようなショッ
トピーニングを施したばね素材に、250℃で15分
間、低温焼鈍を実施し、ばね素材の最表面部の金属組織
を均一化した。以上の処理を順次実施して、表面部に圧
縮残留応力が付与された実施例のコイルばねを製造し
た。 (比較例1)窒化処理を施したばね素材に、Hvが50
0、直径が0.8mmのカットワイヤーを用いて、ショ
ットピーニングを30分間実施した以外は、実施例と全
く同一の製造方法で比較例1のコイルばねを製造した。 (比較例2)窒化処理を施したばね素材に、Hvが70
0、直径が0.8mmのカットワイヤーを用いて、ショ
ットピーニングを30分間実施した以外は、実施例と全
く同一の製造方法で比較例2のコイルばねを製造した。 (第1評価試験)X線残留応力測定法によって、以上の
ようにして製造した実施例のコイルばね、比較例1のコ
イルばね、および、比較例2のコイルばねの表面部の圧
縮残留応力に係る各特性値を測定した。この測定結果を
下記の表1に示す。また、これらのコイルばねの表面部
の圧縮残留応力の分布を図1に示す。なお、各コイルば
ねの表面部の圧縮残留応力に係る各特性値の測定に先立
ち、表面活性化処理のためにスチールボールを用いたマ
イクロショットピーニングを実施しただけのばね素材、
すなわち、窒化処理前のばね素材の表面部の圧縮残留応
力に係る各特性値、および、窒化処理後のばね素材の表
面部の圧縮残留応力に係る各特性値についても同様に測
定しておいた。この測定結果も下記の表1に併せて示
す。Finally, shot peening was carried out for 30 minutes by using shot grains made of zirconia having a Hv of 1250 and a grain size of 0.8 mm as the nitriding spring material. The shot particles made of zirconia were sprayed with an air shot machine at a projection pressure of 5 kgf /
Projected onto the spring material at cm 2 . Furthermore, the spring material subjected to such shot peening was subjected to low temperature annealing at 250 ° C. for 15 minutes to homogenize the metal structure of the outermost surface portion of the spring material. The above-mentioned treatments were sequentially carried out to manufacture the coil spring of the example in which the compressive residual stress was applied to the surface portion. (Comparative example 1) Hv of 50 is applied to a spring material that has been subjected to nitriding
A coil spring of Comparative Example 1 was manufactured by the same manufacturing method as that of Example except that shot peening was performed for 30 minutes using a cut wire having a diameter of 0 and a diameter of 0.8 mm. (Comparative Example 2) Hv of 70 was applied to the spring material that was subjected to nitriding
A coil spring of Comparative Example 2 was manufactured by the same manufacturing method as that of the example except that shot peening was performed for 30 minutes using a cut wire having a diameter of 0 and a diameter of 0.8 mm. (First Evaluation Test) With respect to the compressive residual stress of the surface portion of the coil spring of the example, the coil spring of Comparative Example 1 and the coil spring of Comparative Example 2 manufactured as described above by the X-ray residual stress measuring method. The respective characteristic values were measured. The measurement results are shown in Table 1 below. The distribution of the compressive residual stress on the surface of these coil springs is shown in FIG. In addition, prior to the measurement of each characteristic value related to the compressive residual stress of the surface portion of each coil spring, a spring material only subjected to micro shot peening using a steel ball for surface activation treatment,
That is, each characteristic value relating to the compressive residual stress of the surface portion of the spring material before nitriding treatment and each characteristic value relating to the compressive residual stress of the surface portion of the spring material after nitriding treatment were measured in the same manner. . The measurement results are also shown in Table 1 below.
【0019】[0019]
【表1】 表1および図1から明らかなように、コイルばねの最表
面においては、実施例のコイルばねに付与された圧縮残
留応力は、比較例1と比較例2のコイルばねに付与され
た圧縮残留応力とほとんど差異がない。しかし、実施例
のコイルばねに付与された圧縮残留応力の最大値および
クロッシングポイントは、比較例1と比較例2のコイル
ばねに付与された圧縮残留応力のそれよりも著しく向上
している。ここで、圧縮残留応力のクロッシングポイン
トとは、ショットピーニングによって付与された圧縮残
留応力がゼロになる深さをいい、圧縮残留応力がコイル
ばねの表面からどの程度の深さまで付与されたかの目安
である。[Table 1] As is clear from Table 1 and FIG. 1, on the outermost surface of the coil spring, the compressive residual stress applied to the coil springs of the examples is equal to the compressive residual stress applied to the coil springs of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. And there is almost no difference. However, the maximum value of the compressive residual stress applied to the coil springs of the examples and the crossing points are significantly higher than those of the compressive residual stress applied to the coil springs of Comparative Examples 1 and 2. Here, the crossing point of the compressive residual stress means the depth at which the compressive residual stress applied by shot peening becomes zero, and is a measure of how deep the compressive residual stress is applied from the surface of the coil spring. .
【0020】すなわち、図1に中実の□で示すように、
実施例のコイルばねにおいては、その表面から内部深く
まで幅広い範囲にわたって圧縮残留応力が分布してお
り、かつ、その表面に大きな残留応力が付与されてい
る。したがって、実施例の製造方法によって製造された
コイルばねは、高強度で耐疲労性に優れている。また、
実施例、比較例1および比較例2のコイルばねともに、
表面粗さRZ は、窒化処理後のばね素材のそれとほとん
ど差異がなかった。 (第2評価試験)星型疲労試験機を用いて、実施例のコ
イルばね、比較例1のコイルばね、および、比較例2の
コイルばねの耐疲労性試験を行った。なお、この耐疲労
性試験においては、各コイルばねに700MPaの平均
応力を1x107 回の繰り返し回数で負荷した際の疲労
限度τa (MPa)を測定した。この測定結果を下記の
表2に示す。That is, as shown by solid □ in FIG.
In the coil spring of the example, the compressive residual stress is distributed over a wide range from the surface to the inside deep, and a large residual stress is applied to the surface. Therefore, the coil spring manufactured by the manufacturing method of the embodiment has high strength and excellent fatigue resistance. Also,
The coil springs of Examples, Comparative Examples 1 and 2 are
The surface roughness R Z was almost the same as that of the spring material after the nitriding treatment. (Second evaluation test) Using a star-type fatigue tester, fatigue resistance tests of the coil spring of the example, the coil spring of the comparative example 1 and the coil spring of the comparative example 2 were performed. In this fatigue resistance test, the fatigue limit τ a (MPa) was measured when an average stress of 700 MPa was applied to each coil spring by repeating 1 × 10 7 times. The measurement results are shown in Table 2 below.
【0021】[0021]
【表2】 表2から明らかなように、実施例のコイルばねの疲労限
度は、比較例1と比較例2のコイルばねの疲労限度より
も著しく向上している。したがって、実施例のコイルば
ねの製造方法で製造されたコイルばねは、高強度で耐疲
労性に優れている。[Table 2] As is clear from Table 2, the fatigue limits of the coil springs of the examples are significantly higher than the fatigue limits of the coil springs of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Therefore, the coil spring manufactured by the coil spring manufacturing method of the embodiment has high strength and excellent fatigue resistance.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のコイルば
ねの製造方法においては、窒化処理によって表面部が硬
化したばね素材に、窒化処理が施されたばね素材の表面
部の硬度よりも高い硬度をもつセラミックスからなるシ
ョット粒を用いてショットピーニングを実施している。
この結果、本発明のコイルばねの製造方法によれば、効
率的かつ製造に要する工数を上昇させることなく、コイ
ルばねの最表面から比較的深い部分にわたって残留応力
を分布させて付与することができ、かつ、その表面に近
い部分程大きな残留応力を付与することができる。した
がって、本発明のコイルばねの製造方法によれば、従来
より高強度で耐疲労性に優れたコイルばねを高い生産性
で安価に製造することができる。As described above in detail, in the coil spring manufacturing method of the present invention, the hardness of the spring material whose surface portion is hardened by the nitriding treatment is higher than the hardness of the surface portion of the nitriding-treated spring material. Shot peening is performed using shot particles made of ceramics having hardness.
As a result, according to the method for manufacturing a coil spring of the present invention, residual stress can be distributed and applied from the outermost surface to a relatively deep portion of the coil spring efficiently and without increasing the number of steps required for manufacturing. In addition, a larger residual stress can be applied to the portion closer to the surface. Therefore, according to the coil spring manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a coil spring having higher strength and fatigue resistance than conventional ones with high productivity and at low cost.
【図1】実施例、比較例1および比較例2のコイルばね
の製造方法によってコイルばねの表面部に付与された圧
縮残留応力の分布を示す線図である。FIG. 1 is a diagram showing a distribution of a compressive residual stress applied to a surface portion of a coil spring by a method for manufacturing a coil spring according to an example, a comparative example 1 and a comparative example 2.
フロントページの続き (72)発明者 井村 徹 愛知県名古屋市千種区東山元町2−58東山 コーポラス102Front page continuation (72) Inventor Toru Imura 2-58 Higashiyama Motomachi, Chikusa-ku, Nagoya-shi Higashiyama Corporus 102
Claims (1)
ョットピーニングを順次実施し、残留応力を付与したコ
イルばねの製造方法において、 前記ショットピーニングは、前記窒化処理が施された前
記コイルの表面部の硬度よりも高い硬度をもつセラミッ
クスからなるショット粒を用いて実施することを特徴と
するコイルばねの製造方法。1. A method of manufacturing a coil spring in which a coiling process, a nitriding process, and a shot peening are sequentially performed on a steel wire rod to give residual stress, wherein the shot peening is a surface portion of the coil subjected to the nitriding process. A method for manufacturing a coil spring, which is carried out by using shot grains made of ceramics having a hardness higher than that of the above.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP32056392A JPH06158158A (en) | 1992-11-30 | 1992-11-30 | Production of coil spring |
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JPH06158158A true JPH06158158A (en) | 1994-06-07 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH06158158A (en) |
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1992
- 1992-11-30 JP JP32056392A patent/JPH06158158A/en active Pending
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