环状弹簧及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够具有高强度且廉价的环状弹簧及其制造方法。环状弹簧通过依次进行例如原材料准备（步骤S1）、弯曲成形（步骤S2）、焊接（步骤S3）、以及碟成形（步骤S4）而得到。环状弹簧通过对原材料的两端部进行焊接而形成为环形状，其具有：在原材料的两端部的边界部形成的焊接金属部、以及在焊接金属部的周围形成且通过焊接而被加热的焊接热影响部，所述环状弹簧的拉伸强度为1000MPa以上。环状弹簧例如作为碟形弹簧和波形弹簧而具有充分的拉伸强度，因此不需要淬火和回火，能够降低制造成本。另外，能够防止由淬火和回火导致的制品的变形，因此能够实现制品的尺寸精度的提高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碟形弹簧、波形弹簧等。
技术介绍
碟形弹簧、波形弹簧等环状弹簧用于吸收例如传送机械的离合器装置的离合器咬合时产生的冲击。在环状弹簧的制造方法中，以往使用了通过加压加工而从板材冲切成大致环状的坯件(blank)的方法，但该方法的材料成品率差。而且，已知有:为了实现材料成品率的提高，将通过弯曲成形而形成为环状的原材料的端部彼此进行焊接的方法(例如专利文献1、2)。 在碟形弹簧的制造方法中，使用将原材料的端部彼此进行焊接的方法时，例如进行图4所示的工序。首先，准备原材料(步骤S11)，通过弯曲成形而将原材料形成为大致环状(步骤S12)，将大致环状的原材料的端部彼此进行焊接(步骤S13)。由此能够获得环状的原材料环。接着，通过对原材料环进行冷轧成形(碟成形)为碟形状(大致圆锥形状)，得到碟形弹簧材料(步骤S14)。接着，通过对碟形弹簧材料进行淬火和回火(步骤S15、S16)，能够获得碟形弹簧。 现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平6-106277号公报专利文献2:日本特开2001-225112号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在将原材料的端部彼此进行焊接的方法中，进行了焊接的原材料的端部彼此成为焊接金属部，其周围的部分成为受到了焊接时的加热影响的焊接热影响部。此时，在焊接金属部形成硬化区域，在焊接热影响部形成软化区域，因此，为了确保作为碟形弹簧所必须的强度，需要在冷轧成形后对碟形弹簧材料进行淬火和回火。像这样，淬火和回火成为必需，工序数会增加，从而招致制造成本的增加、制品变得昂贵。 因此，本专利技术的目的在于，提供能够具有高强度且廉价的。 用于解决问题的手段本专利技术的环状弹簧为通过对原材料的两端部进行焊接而形成为环形状的环状弹簧，其特征在于具有:在原材料的两端部的边界部形成的焊接金属部、以及在焊接金属部的周围形成且通过焊接而被加热的焊接热影响部，所述环状弹簧的拉伸强度为100MPa以上。 本专利技术的环状弹簧是通过对原材料的两端部进行焊接而得到的，因此具有焊接金属部和焊接热影响部。此时，其为处于具有焊接金属部和焊接热影响部的状态下拉伸强度为100MPa以上的环状弹簧，例如作为碟形弹簧和波形弹簧而具有充分的拉伸强度，因此不需要淬火和回火。因此，与通过加压加工而冲切成环状坯件的以往方法相比，能够实现材料成品率的提高和材料成本的降低是不言而喻的，与对原材料的端部彼此进行焊接的以往方法相比，能够省略制造工序，因此能够实现制造成本的减低。其结果，能够实现制品的低价格化。另外，由于不进行淬火和回火，因此能够防止制品的变形，结果能够实现制品的尺寸精度的提闻。 本专利技术的环状弹簧可以使用各种构成。例如关于本专利技术的环状弹簧的材料的化学成分，C的含量变大时，会形成淬火硬化层、韧性降低，因此需要减小C的含量。然而，减小C的含量时，强度会降低，因此，需要添加C以外的元素，通过固熔强化、晶粒微细化等作用来实现强度的提闻。 此时，关于材料的化学成分，例如可以使用如下方式:以重量％计含有C:0.10~0.30%、Si:0.50~2.10%、Cr:0.50~1.50%、Mn:1.0~2.0%、P:0.025% 以下、以及 S:0.025%以下，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质。 以下，针对各元素来说明限定为上述数值的根据。需要说明的是，以下的说明中，“％”表示“重量％”。 [C:0.10~0.30%]C是用于确保焊接部的强度的重要元素。C的含量不足0.10%时，焊接部的强度不足。另一方面，C的含量超过0.30%时，马氏体等硬化组织增加、形成淬火硬化层、韧性降低。因此，为了实现焊接部的强度和韧性的提高，将C的含量设定为0.10-θ.30%。 [Si:0.50^2.10%]Si作为固溶强化元素是用于确保焊接部的强度的重要元素。Si的含量不足0.50%时，焊接部的强度不足，Si的含量超过2.10%时，确保强度的效果会饱和，并且焊接性也降低。因此，为了实现焊接部的强度和焊接性的提高，将Si的含量设定为0.50-2.10%。 [Cr:0.50^1.50%]Cr是用于使焊接部的强度增加的有用元素。Cr的含量不足0.50%时，焊接部的强度不足，Cr的含量超过1.50%时，韧性降低。因此，为了实现熔融部的强度和韧性的提高，将Si的含量设定为0.50~1.50%。 [Mn:1.0~2.0%]Mn作为固溶强化元素是不仅提高强度且用于防止由S导致的热轧脆性的有用元素。Mn的含量不足1.0%时，强度不足，Mn的含量超过2.0%时，会招致加工性的降低。因此，为了实现强度和加工性的提高，将Mn的含量设定为1.0-2.0%。 [P:0.025% 以下]P的含量过大时，会招致加工性和焊接性的降低，因此期望尽量减小P的含量。对于环状弹簧而言，为了确保加工性和焊接性，0.025%以下的P的含量是可允许的值。 [S:0.025% 以下]S的含量过大时，会招致延展性的降低，因此期望尽量减小S的含量。对于环状弹簧而言，为了确保延展性，0.025%以下的S的含量是可允许的值。 关于本专利技术的环状弹簧的材料的化学成分，为了通过C、Cr以及Mn而有效地获得上述效果，更适合的范围如下所示。即如下方式是适合的:以重量％计含有C:0.15^0.25%、Si:0.50~2.10%、Cr:0.8~1.1%, Mn:1.3~1.7%、P:0.025% 以下、以及 S:0.025% 以下，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质。 上述化学组成为基本组成，为了实现焊接金属部的强度和韧性的进一步提高，可以适当添加N1、Mo、T1、V、以及Nb中的至少一种。 可以使用以下方式:作为原材料，使用下述式(I)所示的碳当量Ceq为0.5^0.75重量％且硬度为350HV以上的钢材，前述钢材以重量％计含有C:0.30%以下。需要说明的是，式(I)中，[]表示各元素的含量(重量％)。 [0021 ] Ceq= [C] + [Mn] /6+ [Si]/24+ [Ni]/40+ [Cr] /5+ [Mo] /4+ [V] /14…式(I)碳当量Ceq低于0.5重量％时，无法确保环状弹簧所需的强度，高于0.75重量％时，焊接金属部的硬度变得过大，因此韧性降低。因此，为了有效地实现环状弹簧所需强度的确保和韧性的提高，将碳当量Ceq设定为0.5^0.75重量％。另外，通过使原材料(母材)的硬度为350HV以上，能够有效地实现使焊接后的材料确保所需的强度。 在焊接金属部中，有时会发生疑似成为应力集中的原因的拉丝(引汁)，在焊接开始部中难以发生拉丝、在焊接结束部中容易发生拉丝。因此，适合的是，焊接金属部的焊接开始部在外周部和内周部之中拉伸应力更高者的周边部形成。 作为环状弹簧，例如可以使用形成碟形状的碟形弹簧、或者形成具有峰部和谷部的波形状的波形弹簧。使用波形弹簧时，适合的是，发生应力成为峰的峰部和谷部形成在与焊接金属部不同的位置。 本专利技术的环状弹簧的制造方法的特征在于，其包括如下工序:通过弯曲成形而将原材料形成为大致环状的弯曲成形工序；以及，将大致环状的原材料的端部彼此进行焊接，得到环形状的原材料环的焊接工序，焊接工序中，在原材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
环状弹簧，其特征在于，在通过对原材料的两端部进行焊接而形成为环形状的环状弹簧中，具有：在所述原材料的两端部的边界部形成的焊接金属部、以及在所述焊接金属部的周围形成且通过所述焊接而被加热的焊接热影响部，所述环状弹簧的拉伸强度为1000MPa以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.31 JP 2012-0190461.环状弹簧，其特征在于，在通过对原材料的两端部进行焊接而形成为环形状的环状弹黃中， 具有：在所述原材料的两端部的边界部形成的焊接金属部、以及在所述焊接金属部的周围形成且通过所述焊接而被加热的焊接热影响部， 所述环状弹簧的拉伸强度为1000MPa以上。2.根据权利要求1所述的环状弹簧，其特征在于，以重量％计含有C:0. 10-θ. 30%、Si ：O. 50~2· 10%,Cr :0· 50~1· 50%、Μη :1· 0~2· 0%、Ρ ：0. 025% 以下、以及 S :0. 025% 以下，剩余部分包含Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的环状弹簧，其特征在于，作为所述原材料，使用下述式(I)所示的碳当量Ceq为O. 5^0. 75重量％且硬度为350HV以上的钢材，所述钢材以重量％计含有C :0. 30%以下，Ceq= [C] + [Mn] /6...

【专利技术属性】
技术研发人员：高村典利，高桥文雄，
申请(专利权)人：日本发条株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP