无缝钢管、使用无缝钢管的中空弹簧及其制造方法技术

本发明专利技术提供耐久性高的无缝钢管和使用了该无缝钢管的中空弹簧、以及能够以良好的生产效率高品质且低成本地制造该无缝钢管的制造方法。本发明专利技术的无缝钢管（１）是至少经过通过对圆筒状的钢材的钢坯（２）进行热静液挤压加工来制造无缝钢管中间体（１ａ）的热静液挤压工序（Ｃ）而制造的无缝钢管（１），其中，在钢管的内周面和外周面形成的连续瑕疵的深度距各面为５０μｍ以下。并且，本发明专利技术的无缝钢管的制造方法包括如下工序：钢坯成型工序（Ａ）、第１加热工序（Ｂ）、热静液挤压工序（Ｃ）、第２加热工序（Ｄ）、延伸工序（Ｆ）／（Ｇ）、第３加热工序（Ｈ）和酸洗工序（Ｉ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将形成为圆筒状的无缝钢管用作例如螺旋弹簧等的材料 的无缝钢管及其制造方法。
技术介绍
近年来，随着汽车轻量化，板材的铝化、底盘和主要车身的高强度 化(高拉伸强度化)等正在推进。并且，汽车等的尾气等导致的地球变暖在 国际上得到重视，减少尾气所含有的C02作为重要课题得到关注，在这 样的背景下，该轻量化的需求越发高涨。例如，在汽车方面，作为减少C02的方法被想到的手段，可以分为混合发动机、燃料电池马达方式、电池马达方式等新动力源的开发、或 现有发动机的改良。作为在现有发动机的改良中较多采用的方法，可以举出"燃烧方法 的改善"、"轻量化带来的动力源的省力化"等。特别是由于欧州范围内2010年将引入燃料规范，各汽车制造商摩拳擦掌，致力于能够立即见效 的汽车整体的轻量化。为了顺应这样的要求，近年来也实施了用于汽车的弹簧的轻量化。 例如，专利文献1提出了一种弹簧用无接头钢管(相当于本专利技术的"无缝钢管")的制造方法对由弹簧钢钢材形成的材料进行加热，进行曼内斯 曼穿孔后，进行芯棒式无缝管轧，得到中空管坯，精轧所得到的中空管 坯。专利文献1:日本特开平1-247532号公报但是，通过曼内斯曼穿孔来制造无缝钢管的情况下，在轧制最小径 方面存在极限，由所述中空管坯制造例如10mm左右的无缝钢管的情况 下，必须经过多次拉拔工序和加热工序。特别是材料为弹簧钢的情况下热变形阻力大， 一次拉拔所带来的断面收縮率为例如20%(具体地说，100mi^直径的管坯变成80mm2)，相比 于通常的软钢等，必须显著减小断面收縮率。因此，专利文献1所述的 制造方法存在生产效率极差的问题。另外，利用专利文献1所述的制造方法制造的无缝钢管会由于反复 的热加工而在表面上产生脱碳和轧制纹等，不得不对无缝钢管的外周面 和内周面进行剥皮(磨削)。如果进行磨削，则会导致特别是无缝钢管的内 周面产生损伤。并且，专利文献1记载的制造方法中由于是通过曼内斯曼穿孔制造 无缝钢管，使用硬度高的材料时会使工具破损。因此，还存在由于只能 使用硬度低的材料而只能制造耐久性低的无缝钢管的问题。另一方面，也存在通过反复进行加热处理和施压加工来制造无缝钢 管的方法，但制造例如直径为10mm左右的小口径无缝钢管时存在加工 效率极差、缺乏实用性的问题。从以上的问题出发，现时的状况是，尽管过去在专利文献1等中提 出了制造无缝钢管的技术，但硬度高、直径小的无缝钢管的制造实际上 并没有实现。并且，使用现有的无缝钢管的中空弹簧的情况下，无缝钢管本身的 材料强度低，高应力下会出现弹簧的弹力减弱(永久变形)、破损，因而不 得不降低设计应力，存在轻量化效果低的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，目的在于提供耐久性高的无缝钢管和使用该 无缝钢管的中空弹簧，以及还提供能够生产效率良好地、高品质且低成 本地制造该无缝钢管的制造方法。解决了上述课题的本专利技术的无缝钢管是经过热静液挤压工序由作为 圆筒状钢材的钢坯成型而成的无缝钢管，其特征在于，在钢管的内周面 和外周面形成的连续瑕疵的深度距各面为50pm以下。如此地，由于使挤压时在外周面和内周面形成的连续瑕疵的深度距钢管的表面(内周面和外周面)为50pm以下，而使连续瑕疵的深度变得非常小，因此能够实现即使持续伸縮运动的情况下，也几乎不存在易成为 破坏等的起点的部位的无缝钢管。本专利技术的无缝钢管中，优选所述钢管的金属组织中含有非金属夹杂物，所述非金属夹杂物在与管轴正交的方向上的最大厚度为50pm以下。如此地，本专利技术的无缝钢管中，非金属夹杂物在与无缝钢管的管轴 正交的方向上的最大厚度非常小，为50jxm以下，因此即使持续伸縮运动 的情况下，也能够进一步消除易成为破坏等的起点的部位。需要说明的是，本专利技术中的非金属夹杂物是指例如CaO-Si02-Al203 系等玻璃状夹杂物。本专利技术的无缝钢管中，对于所述钢管的内周面和外周面的表面粗度， 优选平均粗糙度Ra为12.5pm以下。如此地，本专利技术的无缝钢管的内周面和外周面的平均粗糙度Ra为 12.5pm以下时会变得非常光滑，因此即使持续伸縮运动的情况下，也能 够进一步消除易成为破坏等的起点的部位。本专利技术的无缝钢管优选其钢材为弹簧钢。如此地，能够经过热静液挤压工序而将弹簧钢制成具有高硬度的无 缝钢管，以往，弹簧钢不能用作无缝钢管的钢材。使用了本专利技术的无缝钢管的中空弹簧的最主要的特征在于，为了提 高材料洁净度和表面性状而利用热静液压对己加热的弹簧钢材料进行挤 压加工，得到无缝弹簧钢管，对使用该无缝弹簧钢管形成为螺旋状、棒 状或具有弯曲部的棒状的中空体施加赋予压縮残余应力的表面处理。利 用该中空弹簧，能够使轻量化效果和提高疲劳强度这两者的同时实现。解决了上述课题的本专利技术的无缝钢管的制造方法的特征在于包括如 下工序钢坯成型工序、第1加热工序、热静液挤压工序、第2加热工 序、延伸工序、第3加热工序和酸洗工序。如此地，本专利技术的无缝钢管的制造方法中，在钢坯成型工序中将钢 材成型为圆筒状的钢坯，通过第1加热工序对成型的钢坯进行加热，以 做好进行下一工序的热静液挤压加工的准备，在热静液挤压工序中进行热静液挤压加工，由此制造无缝钢管中间体。此时，由于实施热静液挤压加工，能够制造出无缝钢管中间体而几乎不会形成连续瑕疵(无缝钢管 中间体与热静液挤压装置之间滑动会形成连续瑕疵)。另外，该制造方法中，在第2加热工序中对该无缝钢管中间体进行加热，形成易于成型的 状态，在延伸工序中通过进行周期式轧管机轧制和拉拔加工之中至少1 种加工来使该无缝钢管中间体延伸。并且，为了防止加工硬化，通过第3 加热工序对延伸后的无缝钢管中间体进行加热，在酸洗工序中对延伸和 加热后的无缝钢管中间体进行酸洗(清洗)，由此能够制造具有平滑的外周 面和内周面的无缝钢管。艮口，由于制造例如比较细长的无缝钢管等情况下无需进行曼内斯曼 穿孔或芯棒式无缝管轧，能够以良好的生产效率、廉价地进行制造，制 造成本不超过现有技术。并且，由于是利用能够获得平滑的外周面和内 周面的热静液挤压加工而制造的，因此能够制造高品质的无缝钢管。本专利技术的无缝钢管的制造方法优选在所述酸洗工序后还包括对经酸 洗的所述无缝钢管进行弯曲矫直的矫直工序。如此地，通过进行弯曲矫直，在利用该无缝钢管制造例如螺旋弹簧 等的情况下，能够防止局部产生异常应力，从而能够制造耐久性优异的本专利技术的无缝钢管的制造方法优选在所述第2加热工序后还具有对 已加热的所述无缝钢管中间体的内周面进行磨削加工的磨削工序。并且，本专利技术的无缝钢管的制造方法优选在所述矫直工序后对所述 无缝钢管的内周面进行磨削。如此地，通过对由加热处理生成的脱碳层进行磨削来消除不进行淬 火的部分，并通过使表面硬度均一化而能够制造耐久性优异且可靠性高 的无缝钢管。本专利技术的无缝钢管的制造方法优选所述热静液挤压温度为！05(TC以 上且不足130(TC。如此地，通过将热静液挤压温度限定在特定的范围，能够适当地控 制非金属夹杂物的最大厚度和单位面积上的金属夹杂物个数，能够制造出具有优异的耐久性的无缝钢管。本专利技术的无缝钢管的制造方法也可以将所述第2加热工序替换为使 经热静液挤压加工的所述无缝钢管中间体缓冷的缓冷工序。如此地，不进行第2加热工序，而使经热静液挤压加工的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无缝钢管，其是经过热静液挤压工序由圆筒状的钢材的钢坯成型而成的无缝钢管，其特征在于，　在钢管的内周面和外周面形成的连续瑕疵的深度距各面为５０μｍ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：豊武孝太郎，岩屋香司，南知幸，高村典利，
申请(专利权)人：神钢金属产品株式会社，日本发条株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]