JP2838134B2 - ステンレス鋼製のt頭ボルトの製造方法 - Google Patents
ステンレス鋼製のt頭ボルトの製造方法Info
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Description
環境で使用されるT頭ボルトに係る。
物、管路などの種々の部材を継合したり組み立てたりす
る場合に広く適用されている。たとえば地中に埋設する
水道用の管路を形成するためにダクタイル鋳鉄管を継合
するときに、鋳鉄管の受口へ差口を嵌入して押輪を外嵌
してT頭ボルトで締結する場合などが挙げられる。通
常、このようなときに使用されてきたのはダクタイル鋳
鉄製のT頭ボルトであり、たとえばその形状はほぼ完全
なT字形よりなり、T字形の頭部の軸へ雄ねじを螺刻
し、頭部の水平部でフランジ面を押圧して均等に締結し
ている。
食性環境である場合など、材質的にダクタイル鋳鉄では
長い期間の使用に耐えられないことがよく生じる。たと
えば化学工場内外における配管などがその典型的な例で
あるが、地中に埋設する水道用管路でも従来からダクタ
イル鋳鉄製のT頭ボルトを使用するためには、厳重な防
食塗装を施さなければならなかった。このような防食手
段を講じても何かの原因で塗料が剥離すれば材料本来の
耐食性しか期待できないから、地中にあって簡単に取り
替え処理のできない管路の継合部で使用するときには、
事前に厳しいチェックが必要である。この点を配慮して
ステンレス鋼製のT頭ボルトを適用することが始めら
れ、耐食性に主眼点をおいて種々の分野で実用化される
ようになっている。
鉄製のT頭ボルトとは異なり鍛造成形によって製造され
る。ステンレス鋼でも鋳造法による鋳鋼品はあるが、鍛
造に比べると生産性がかなり低く、また、鋳造性を高め
るために比較的高くC%をあげると、耐食性の点で問題
が生じることがある。その点、ステンレス鋼の棒材を金
型内で鍛造すれば能率よく同一形状のT頭ボルトを量産
することができるので通常は鍛造プレスによる連続成形
が主体となっている。
代表的なステンレス鋼とされるJIS規格のSUS30
4(オーステナイト相)、またはSUS403(マルテ
ンサイト相)を選び、この棒材を1000℃以上に加熱
炉で昇温して通常はトランスファープレスなどで多工程
の熱間鍛造を行ない所望の形状に仕上げている。
的なステンレス鋼の鍛造成形ではその成形性を極力高め
るために熱間鍛造によることが慣用化されている。仮に
冷間で成形するときには材質的に成形性が不十分である
ために、少しでも許容成形率の限度を超えると材質的に
耐えることができないので、亀裂が生じたり寸法的に必
要な精度が満たされないという課題に直面するのであ
る。この課題をさらに深刻にする要素として、従来のス
テンレス鋼製のT頭ボルト、たとえばSUS304など
は成形抵抗が大きいから、冷間で塑性変形するためには
大きな変形応力を必要とするので、この塑性変形に伴っ
ていわゆる加工誘起変態が生じて、オーステナイト相が
マルテンサイト相に変態して、本来保有している耐食性
を大幅に劣化させるというオーステナイト系ステンレス
鋼特有の性質が拍車をかける懸念が高い。
形を熱間で行なうときには、材料は少なくとも約100
0℃に加熱して鍛造するから、加熱設備が必要であるだ
けでなく、その燃料費、作業費が嵩むのは当然であるう
え、素材の加熱作業も搬送、鍛造作業などすべてが厳し
い高熱作業であり、作業環境や労働安全面で好ましくな
い状態であることはいうまでもない。
に加熱して行なうと、製品の表面上には必ずスケールが
残り、このままでは製品価値が認められないから、スケ
ール落しのためにサンドブラストやショットブラストを
かけるという煩瑣な後工程が必ず伴う経済的な不利益の
あることも課題の一つである。この技術分野では熱間鍛
造に限られる不利益を改善するために種々の技術開発と
研究とを重ね、13Cr型のフェライト系ステンレス鋼
を材料に冷間鍛造によってT頭ボルトを成形した特開昭
63−45320号公報もあるが、フェライト系ステン
レス鋼はSUS430でも代表されるように、冷間塑性
変形能力が大きいからT頭ボルトを成形すること自体に
それほどの困難さは考えられないし、オーステナイト系
ステンレス鋼に比べて格段に耐食性が低下するから本発
明が直面する課題の解決には至っていない。
代表的なステンレス鋼の材質では成形性が不十分である
から、製品の寸法精度を確保するために金型間に遊びを
もたせて成形時に余肉をバリとして張り出させ、後にト
リミングしてバリを取り去るという工程を免れない点も
ある。前記の従来技術で示した製造方法では、図4のよ
うに、スライドに取り付けた上ダイホルダー2aに嵌め
込んだポンチ21aと、ベッドに取り付けた下ダイホル
ダー3aに嵌め込んだダイ31aとの間に図、の段
階では若干の逃げ(隙間)Sを設けているので、T形頭
部が成形された後にはのような薄いバリTが展出す
る。これもそのままでは製品価値が認められないから
の最終段階でパンチ101と受台102の間でバリTを
切除するというトリミング工程が必要となる。このトリ
ミング工程を材料の状態から示すと図5(A)(B)の
ように生じたバリTをトリミングして図6(A)(B)
のように製品であるT頭ボルトとバリ取り後の抜き殻の
二つに切り離すのである。
号公報で提示された従来技術では、六角ボルトの冷間鍛
造を対象とし、図7に引用したように六角形の頭部寸法
の精度を上げるために第三工程の同図(d)において頭
部頂面を部分的に凹ませて、外形の鋭いコーナに張り出
す手法を採り、当然、この凹みPを修正して平坦とする
最終工程の同図(e)が必須の要件となる。すなわち引
用例1のバリの張り出しはないものの、凹みPを作って
精度を上げるという逆転した手順が条件となる。
用は耐食性の向上を目的として出発したことは言うまで
もないが、近年装置の合理化やハイテクノロジーの発達
によってその使用条件は益々苛酷さを増し、材料に対す
る要求も通常のステンレス鋼では、なお満足が得られな
いという厳しい内容となりつつある。各種の腐食性環境
における耐用期間の延長はさらに強く求められるように
なり、ダクタイル鋳鉄に比べて優位を誇っていたステン
レス鋼といえども、よりレベルの高い耐食性を要求され
る現在である。これは、従来のステンレス鋼性のT頭ボ
ルト、たとえばSUS304などでは尚、不満足であ
り、一層の耐食性向上を求める需要家の声も高まる一方
にあるという場合が頻発している。オーステナイト系ス
テンレス鋼のうち、特に成形性に優れた材質としてSU
SXM7が規定され、これをモディファイした幾つかの
従来技術、たとえば特開昭63−60259号公報や特
開昭50−160119号公報もあるが、いずれも六角
ボルトの冷間鍛造が可能であるとしても、ほとんど倍近
い変形量を必要とするT頭ボルトの冷間鍛造が可能かき
わめて疑問が残る。
に、次に列挙するすべての条件を満足する技術的手段の
提供を目的とする。すなわち、 オーステナイト系ステンレス鋼による高変形率のT頭
ボルトであること、 冷間(または少なくとも300℃以下の温間)鍛造に
よって成形すること、 他のオーステナイト系ステンレス鋼に比べて一段と成
形後の耐食性が高いこと、すなわち加工誘起変態が少な
いこと、 成形後のバリ発生がなくバリ切除の痕跡の残らない平
滑面に全面仕上げること、このように 製品価値の高い外
観を有するT頭ボルトを需要者側へ、また、従来に比べ
てはるかに低廉な製造費で成形する手段を製造者側へそ
れぞれ提供することを目的とする。
鋼製のT頭ボルトの製造方法は、C:0.06%以下、
P:0.045%以下、S:0.03%以下、Ni:
8.00〜15.00%、Cr:17.00〜20.0
0、Cu:3.00〜4.00%、残りFeよりなるオ
ーステナイト系ステンレス鋼素材を冷間または少なくと
も300℃以下の温熱域で軸径に対するT形頭部の最大
長さが少なくとも238%を越える高割合で形成された
特殊形状よりなるT頭ボルトの最終形状を転写して凹設
した鍛造プレスのダイ凹部内へ嵌入し、下降する長方形
のポンチ先端がダイ凹部内で素材を押圧成形しつつダイ
上面よりさらに凹部内へ進入して、寸法精度の高いT型
頭部を完全成形し、鍛造プレスによる成形時のバリ切除
痕跡の残らない平滑面に全表面を成形することによって
前記の課題を解決した。
したときの加工率と変形応力の関係をプロットした図表
である。図において縦軸は変形応力(Kgf/m
m2)、横軸は圧縮率(%)を表わし、実線が比較例で
あるSUS304の描く曲線であり、斜線で囲んだ範囲
が本発明の実施例を纏めて表示したものである。この図
表からも本発明の材質が、従来、代表的に採択されてき
たステンレス鋼と比べて遙かに変形抵抗が小さく、同じ
応力であればより大きな変形率が得られるという特性を
知ることができる。この結果、本発明に係るステンレス
鋼の材質であれば、従来には困難であったT頭ボルトの
冷間鍛造が容易に実施できる根拠となった。
成分限定にある。Ni%の下限はSUS304と同様に
8.00としているが、Ni%が増加するにつれてオー
ステナイト相の安定化が進み成形性と耐食性の向上も促
進されるものの、15.00%を超えると強度の低下が
顕著となり、高価なNiの添加効果が伴わなくなるの
で、この範囲を超えないことが要件となる。また、Cu
%についてはCuの添加は材料の成形性を向上する上で
きわめて有効であるが、たとえ配合してもCu:3.0
0%以下の場合であってNiが8%台の低いレベルに留
まったときには、必ずしもT頭ボルトの苛酷な冷間鍛造
に耐え切れるか保証できるとも限らない。しかし、その
効果も4.00%を超えると飽和状態に達し、また、T
頭ボルト用の素材である棒材を成形する一次の熱間鍛造
する上で逆に困難となる懸念が高いので4.00%を上
限と定める。
ス鋼を材料とした独特の鍛造成形の方法を可能とする。
すなわち、既に述べたように従来、最も慣用化されて製
造されてきたSUS304などでは成形性が不十分であ
るため、寸法精度の高い製品を成形するために図4で示
したように金型間に僅かな隙間を設けてバリを意識的に
生じさせ、その後にそのバリを切除するという工程を別
に設けて仕上げざるを得なかった。しかし、本発明の場
合には図3のように一般的にその成形性は従来の1.5
倍程度は見込めるから、バリを設けて寸法精度を維持す
る必要がなくなり、最終段階のバリ切除の工程も不必要
となる。また、製品の外観上ではバリを切除した痕跡が
なく平滑で美麗な表面だけで生成されるから、製品価値
が高く他のT頭ボルトと比べると明らかに識別され得る
という作用を発現する。また、図7の従来技術のように
六角形の頭部形状の精度を上げるために、凹みPを押圧
成形して側面のシャープな稜線まで張り出す必要がな
く、本発明の図1のように直接ダイ内へポンチ頭部を押
し込んで一挙に最終形状に達する簡便さに比べると著し
い差がある。この差は本発明がT頭ボルトの頭部形状、
特に各陵線における面取り(アール面)によって鍛造成
形時の組織のフロー(流れ)がスムースで所定の金型形
状に容易にマッチングする利点をフルに活用した成果で
あり、製造上の大きなメリットをもたらす原因となって
いる。
のT頭ボルト1の呼び径は20mm(JISのM20タ
イプ)であり、その頭部11の長さは55mm、軸12
の長さは90mm、軸外周面上の雄ねじ13の範囲は6
0mmである。このT頭ボルトを成形するのに本発明の
実施例として、化学成分がC:0.036%、Si0.
25%、Mn:0.63%、P:0.039%、S:
0.002%、Ni:9.99%、Cr:17.99
%、Cu:3.01%、残りFeよりなるオーステナイ
ト系ステンレス鋼を素材として冷間鍛造によって成形し
た。また、比較のために全く同一の寸法、形状で材質が
従来からのSUS304、SUS403を従来どおり熱
間鍛造で成形した比較例とした。
C:0.05%、Si0.30%、Mn:1.60%、
P:0.039%、S:0.005%、Ni:8.30
%、Cr:18.20%、残りFeよりなるオーステナ
イト系ステンレス鋼SUS304を素材として冷間鍛造
したところ、材料の加工硬化が著しく頭部と軸の境界線
付近に亀裂を生じ良品を得ることができなかった。
発明実施例と比較例とに腐食試験を実施し、その結果を
纏めたものが表1である。
境において、本発明実施例は他のステンレス鋼製品に比
べて明らかに高い耐食性を実証していて、冷間で成形し
ているにも拘らず、加工誘起変態が発生せず透磁率の低
下が殆ど見られない点と大きな相関があると解釈でき
る。
による成形の状態を例示したものである。図において、
上ダイホルダー2へ嵌合されたポンチ21は上下のダイ
ホルダーが当接する基準面Pよりも突出した先端22を
有し、両ダイホルダーが合致したときに先端は下ダイホ
ルダー3に嵌合したダイ31の凹部の内部にまで進入す
る。すなわち、ダイ31の凹部内へ填め込まれた素材W
は凹部内でポンチの押圧を受け、その優れた成形性を発
揮して凹部の形状を転写した正確な形状に塑性変形する
ことができ、バリの生じる余地がない。このことが従来
の後工程であるバリ切除を不要とし、材料の歩留り率を
大幅に向上することはいうまでもない。なお、冷間加工
後に結晶組織の調整のために溶体化処理を加える高低を
付加する場合もある。尤もダイ凹部内までポンチ先端を
嵌入して正確な塑性変形を行なうこと自体は公知技術で
あり、たとえば特開昭49−6351号、特開昭52−
9613号など相当数の公開公報も認められるところで
あるが、何れも正方形、六角形などの角頭ボルトやリベ
ットに限られ、材質も特定しないか、またはTi− Nb
合金,Fe−Ni合金に特定するなど、難成形性のオー
ステナイト系ステンレス鋼とは無縁の存在でしかない。
すいバリ切除の痕跡が残っていないので平滑で美麗な表
面からなり、他の同種製品と見比べると遙かに抜きん出
た商品価値の高い外観を顕示している。製造上は冷間鍛
造によって成形されるから、熱設備の使用による熱源の
費用やその操業費が不要となるうえ、成形時のバリ切除
工程の省略、成形後のスケール落しの省略など、その工
程節減による生産性の向上、原価低減が大幅に実現する
効果が得られる。また、従来の冷間鍛造によるステンレ
ス鋼製のボルト製造方法に比べ、T頭ボルトという形状
上での特徴を100%活用し、簡略化した成形手順で最
終の形状を高精度で一挙に成形し、そのためにもたらさ
れる品質上、経済上の効果はまことに顕著な点が特に評
価されて然るベきである。
トの三面図を示す。
る。
縦断正面図である。
面図と正面図を示す。
って分離したバリと製品の平面図を示す。
図(A)と各段階における素材の変形の進行を並べて示
す半断面正面図(B)である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ステンレス鋼製のT頭ボルトの製造方法
において、重量%にしてC:0.06%以下、P:0.
045%以下、S:0.03%以下、Ni:8.00〜
15.00%、Cr:17.00〜20.00、Cu:
3.00〜4.00%、残りFeよりなるオーステナイ
ト系ステンレス鋼素材を冷間または少なくとも300℃
以下の温熱域で、軸径に対するT形頭部の最大長さが少
なくとも238%を越える高割合で形成された特殊形状
からなるT頭ボルトの最終形状を転写して凹設した鍛造
プレスのダイ凹部内へ嵌入し、下降する長方形のポンチ
先端表面がダイ凹部内で素材を押圧成形しつつダイ上面
よりさらに凹部内へ進入して、寸法精度の高いT型頭部
を完全成形し、鍛造プレスによる成形時のバリ切除痕跡
の残らない平滑面に全表面を成形することを特徴とする
ステンレス鋼製のT頭ボルトの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5146966A JP2838134B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | ステンレス鋼製のt頭ボルトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5146966A JP2838134B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | ステンレス鋼製のt頭ボルトの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06330923A JPH06330923A (ja) | 1994-11-29 |
JP2838134B2 true JP2838134B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=15419613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5146966A Expired - Lifetime JP2838134B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | ステンレス鋼製のt頭ボルトの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2838134B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100965306B1 (ko) * | 2007-07-02 | 2010-06-22 | 김재중 | 티슬롯볼트 제작용 단조 금형 |
CN103611799A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-03-05 | 梧州恒声电子科技有限公司 | 一种t铁整形模具 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50160119A (ja) * | 1974-06-20 | 1975-12-25 | ||
JPS6345320A (ja) * | 1986-08-11 | 1988-02-26 | Nippon Fastener Kogyo Kk | T頭ボルト |
JPS6360259A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Daido Steel Co Ltd | ボルトナツト用ステンレス鋼線材 |
JPH0767593B2 (ja) * | 1987-10-13 | 1995-07-26 | 大同特殊鋼株式会社 | 高強度ステンレス鋼ボルトの製造方法 |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP5146966A patent/JP2838134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06330923A (ja) | 1994-11-29 |
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