(57)【要約】【課題】部材どうしを摩擦圧接接合した後に曲げ加工、メッキ加工をして製造されたホース金具の接合部での割れ発生を抑制できるホース金具の製造方法を提供する。【解決手段】金属製の直線状パイプ部材４と所定形状の筒状金具部材３とを、互いの対向する端面どうしを摩擦圧接接合することにより一体化させた一体物２を製造し、この一体物２のパイプ部材４に相当する範囲を所定形状に曲げ加工した後、メッキ加工してベンド部４ａを有するホース金具１を製造し、曲げ加工後のメッキ加工の前のパイプ部材４と筒状金具部材３の接合面２ａ周辺の接合部のビッカース硬度ＨＶを１１７以上３４４以下にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の直線状パイプ部材と所定形状の筒状金具部材とを、互いの対向する端面どうしを摩擦圧接接合することにより一体化させた一体物を製造し、この一体物の前記パイプ部材に相当する範囲を所定形状に曲げ加工し、且つ、メッキ加工をすることより、ベンド部を有するホース金具を製造するホース金具の製造方法において、
前記曲げ加工後の前記メッキ加工の前に前記ホース金具の前記パイプ部材と前記筒状金具部材の接合部のビッカース硬度ＨＶを１１７以上３４４以下にすることを特徴とするホース金具の製造方法。
【請求項２】
前記接合部となる部分には、下記（１）式により算出される炭素当量Ｃｅｑが０．１８％以上０．４３％以下の材質を使用する請求項１に記載のホース金具の製造方法。
炭素当量Ｃｅｑ＝[Ｃ]ｗ＋[Ｍｎ]ｗ／６＋[Ｓｉ]ｗ／２４＋[Ｎｉ]ｗ／４０＋[Ｃｒ]ｗ／５・・・（１）
ここで、[Ｃ]ｗ、[Ｍｎ]ｗ、[Ｓｉ]ｗ、[Ｎｉ]ｗ、[Ｃｒ]ｗはそれぞれ、前記接合部となる部分の材質中のＣ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒの重量％である。
【請求項３】
前記曲げ加工による前記ベンド部の曲げ角度を４５°以上９０°以下にする請求項１または２に記載のホース金具の製造方法。
【請求項４】
前記ホース金具の使用内圧が３５ＭＰａ以上である請求項１〜３のいずれかに記載のホース金具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホース金具の製造方法に関し、さらに詳しくは、部材どうしを摩擦圧接接合した後に曲げ加工、メッキ加工をして製造されたホース金具の接合部での割れ発生を抑制できるホース金具の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴムホース等に接続されるホース金具を製造する方法として、パイプ部材の端部どうしを突き合わせて互いを軸方向に圧接しつつ高速で相対回転させて摩擦溶接する方法が知られている(例えば、特許文献１参照)。ベンド部を有するホース金具を製造する際には、例えば、このようにパイプ部材どうしを摩擦圧接接合して一体化させた一体物を、所定形状に曲げ加工した後にメッキ加工を行う。
【０００３】
このように製造されたベンド部を有するホース金具では、部材どうしを圧接させた接合部に割れが発生することがある。特に、接合部の曲げ外周側の表面に割れが発生し易い。それ故、部材どうしを摩擦圧接接合した後に曲げ加工をして製造されたホース金具では、接合部での割れ発生を抑制するには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６３８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、部材どうしを摩擦圧接接合した後に曲げ加工、メッキ加工をして製造されたホース金具の接合部での割れ発生を抑制できるホース金具の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明のホース金具の製造方法は、金属製の直線状パイプ部材と所定形状の筒状金具部材とを、互いの対向する端面どうしを摩擦圧接接合することにより一体化させた一体物を製造し、この一体物の前記パイプ部材に相当する範囲を所定形状に曲げ加工し、且つ、メッキ加工をすることより、ベンド部を有するホース金具を製造するホース金具の製造方法において、前記曲げ加工後の前記メッキ加工の前に前記ホース金具の前記パイプ部材と前記筒状金具部材の接合部のビッカース硬度ＨＶを１１７以上３４４以下にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、前記パイプ部材と所定形状の筒状金具部材とを摩擦圧接接合することで、これら部材が焼き入れされて硬度が向上するが、前記曲げ加工後の前記メッキ加工前の前記ホース金具の前記パイプ部材と前記筒状金具部材の接合部のビッカース硬度ＨＶを３４４以下に抑えることで接合部に割れが発生し難くなる。また、この接合部のビッカース硬度ＨＶを１７７以上にすることで、ホース金具の実用に耐え得る耐圧性、耐久性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明により製造されたホース金具を側面視で例示する説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ホース金具の接合部の範囲を縦断面視で例示する説明図である。
【図４】図１のホース金具を製造する際に使用される部材を側面視で例示する説明図である。
【図５】図４の部材どうしを摩擦圧接接合する工程を縦断面視で例示する説明図である。
【図６】図５の工程に製造された一体物に生じたバリを除去する工程を縦断面視で例示する説明図である。
【図７】図６の工程を経た一体物を所定形状に曲げる曲げ工程を縦断面視で例示する説明図である。
【図８】図７の工程を経た一体物をメッキ処理するメッキ工程を例示する説明図である。
【図９】ホース金具に発生した割れを縦断面視で例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のホース金具の製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
本発明を用いて図１、図２に例示するホース金具１が製造される。このホース金具１は、ベンド部４ａを有していて、所定形状の筒状金具部材３と金属製の直線状のパイプ部材４とを用いて製造されている。図１ではベンド部４ａの曲げ角度は９０°になっているが、この角度に限定されることはなく例えば４５°以上９０°以下の所望の曲げ角度に設定される。
【００１１】
筒状金具部材３は大径の筒状体と小径の筒状体とが連続した形状になっていて、大径の筒状体がフランジになっている。この小径の筒状体はパイプ部材４の一端と接合されている。筒状金具部材３とパイプ部材４の接合面２ａは図中では細線の破線で示されている。パイプ部材４の他端部にはゴム等で形成されたホース６が接続される。
【００１２】
筒状金具部材３とパイプ部材４とは同じ材質の場合も、異なる材質の場合もある。この実施形態では、筒状金具部材３（Ｓ３５Ｃ）がパイプ部材４（Ｓ２０Ｃ）よりも硬度が高い材質になっている。筒状金具部材３、パイプ部材４の材質としては、Ｓ１０Ｃ、Ｓ１２Ｃ、Ｓ１５Ｃ、Ｓ１７Ｃ、Ｓ２０Ｃ、Ｓ２２Ｃ、Ｓ２５Ｃ、Ｓ２８Ｃ、Ｓ３０Ｃ、Ｓ３３Ｃ、Ｓ３５Ｃ、Ｓ３８Ｃ、Ｓ４０Ｃ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、ＳＴＫＭ１１Ａ、ＳＴＫＭ１２Ａ、ＳＴＫＭ１３Ａ等の機械構造用炭素鋼を例示できる。その他に、ホース金具１に対する要求性能を満たす炭素鋼などを用いることができる。
【００１３】
接合部となる部分には、下記（１）式により算出される炭素当量Ｃｅｑが０．１８％以上０．４３％以下の材質を使用するとよい。
炭素当量Ｃｅｑ＝[Ｃ]ｗ＋[Ｍｎ]ｗ／６＋[Ｓｉ]ｗ／２４＋[Ｎｉ]ｗ／４０＋[Ｃｒ]ｗ／５・・・（１）
ここで、[Ｃ]ｗ、[Ｍｎ]ｗ、[Ｓｉ]ｗ、[Ｎｉ]ｗ、[Ｃｒ]ｗはそれぞれ、接合部となる部分の材質中のＣ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒの重量％である。
【００１４】
ホース金具１の使用内圧は例えば３５ＭＰａ以上の高圧であり、使用内圧の上限は例えば４２ＭＰａである。ホース金具１の内径は接続されるホース６の内径に応じて適切なサイズに設定される。このホース金具１に接続されるホース６の内径は例えば６ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、内径１９ｍｍ以上２５ｍｍ以下のホース６に多用される。
【００１５】
図３に例示するように、ホース金具１のパイプ部材４と筒状金具部材３の接合面２ａ周辺の接合部のビッカース硬度ＨＶは１１７以上３４４以下になっている。接合部とは接合面２ａから筒状金具部材３側、パイプ部材４側にそれぞれ筒軸方向に所定距離ｄまでの範囲であり、図３では斜線部で示されている。この所定距離ｄは０．５ｍｍ、或いは０．４ｍｍ程度である。この接合部でビッカース硬度ＨＶを測定すると１１７以上３４４以下になる。図３の点ＣＬは、ベンド部４ａの曲げ中心を示している。この実施形態では、曲げ中心ＣＬと接合面２ａとの距離（筒軸方向距離）ｔが非常に小さく、５ｍｍ以下になっている。
【００１６】
ビッカース硬度ＨＶは、図３に例示するようにホース金具１を筒軸方向に切断した縦断面に対して測定すればよい。尚、ホース金具１の切断は、ホース金具１が過剰に加熱しないように水等で十分に冷やしながら行う。即ち、接合部の硬度がホース金具１を切断する際に発生する熱に起因して大きく変化しないようにする。メッキ加工によって、接合部断面のビッカース硬度ＨＶが実質的に変化することはないので、ビッカース硬度の測定は、曲げ加工後のメッキ加工の前であっても、メッキ加工の後であってもよい。
【００１７】
以下、筒状金具部材３とパイプ部材４とを用いてホース金具１を製造する手順の一例を説明する。
【００１８】
図４に例示するように、所定形状の筒状金具部材３と金属製の直線状パイプ部材４とを用意して、接合する端面どうしを対向させる。筒状金具部材３と直線状パイプ部材４の接合端面での互いの外径どうし、内径どうしは実質的に同じ寸法になっている。
【００１９】
次いで図５に例示するように、筒状金具部材３と直線状パイプ部材４とをそれぞれ、圧接装置８を構成する保持部８ａ、８ｂにより保持する。この実施形態では、筒状金具部材３は保持部８ａによって不動状態に保持される。直線状パイプ部材４は圧接装置８を構成する回転機構９によって回転駆動される保持部８ｂによって保持される。そして、筒状金具部材３と直線状パイプ部材４との対向する端面どうしを圧着させつつ、直線状パイプ部材４を回転機構９によって筒軸心を中心にして回転させる。これにより、筒状金具部材３と直線状パイプ部材４との対向する端面どうしを摩擦圧接接合して、互いを一体化させた一体物２を製造する。
【００２０】
摩擦圧接接合する際の互いの部材３、４を圧着させる圧着力、直線状パイプ部材４の回転速度については、事前テスト等を行って、互いの部材３、４を強固に接合でき、且つ、接合部のビッカース硬度ＨＶを上述した範囲内にすることができる条件を把握しておく。そして、この把握した条件の圧着力、回転速度で摩擦圧接接合を行えばよい。
【００２１】
この摩擦圧接接合を行うと、筒状金具部材３と直線状パイプ部材４との接合部の外周面および内周面にはバリ５が発生する。そこで図６に例示するように、一体物２を回転機構９によって筒軸心を中心にして回転させつつ、切削工具１０を用いてバリ５を除去して、接合部の外周面および内周面を滑らかな周面に仕上げる。
【００２２】
次いで図７に例示するように曲げ治具１２を用いて、一体物２のパイプ部材４に相当する範囲を所定形状に曲げ加工する。この実施形態では一体物２の内部にマンドレル１１を挿入した状態で、一体物２の一端部、他端部をそれぞれクランプ部１２ａにより保持して、直線状パイプ部材４を曲げロール１２ｂの外周面に沿って曲げる。この曲げ加工によって、所定の曲げ角度のベンド部４ａを有するホース金具１の形状になる。
【００２３】
次いで図８に例示するように、曲げ加工した後のホース金具１をメッキ処理する。例えば、ホース金具１の表面に所定の下処理（酸洗浄など）を施した後に、メッキ槽１３に貯留されているメッキ液に漬けて付着させる。その後、ホース金具１に付着したメッキ液を乾燥させてホース金具１が完成する。
【００２４】
摩擦圧接接合によって接合部は焼き入れされて硬度が高くなり、さらに曲げ加工により接合部には曲げ応力が生じる。その後、メッキ加工における酸洗浄時に発生する水素が接合部に吸収されて接合部が脆化する。このように接合部は、高い硬度、曲げ応力、水素脆化の要件が揃うことで割れＣが発生し易くなる。
【００２５】
接合部のビッカース硬度ＨＶが３４４超になると、メッキ加工後に図９に例示するように、接合部の曲げ外周側の表面に割れＣが発生し易くなる。この割れＣは、筒状金具部材３とパイプ部材４の硬度が異なる場合は、硬度がより高い部材に発生する。また、接合部（接合面２ａ）がベンド部４ａの曲げ中心ＣＬに近い程、割れＣは発生し易くなる。例えば、曲げ中心ＣＬと接合面２ａとの距離ｔが１０ｍｍ以下であると割れＣが発生し易くなる。
【００２６】
そこで本発明では、曲げ加工した後のメッキ加工前のホース金具１のパイプ部材４と筒状金具部材３の接合部の断面におけるビッカース硬度ＨＶが１１７以上３４４以下になるようにしている。即ち、接合部のビッカース硬度ＨＶを３４４以下に抑えることで接合部に割れＣが発生し難くなっている。
【００２７】
硬度と部材中の炭素当量Ｃｅｑには相関関係があり、炭素当量Ｃｅｑが大きくなるに連れて、摩擦圧接接合する際の焼き入れ効果が増大して部材の硬度が高くなる。そこで、接合部となる部分に、上記（１）式により算出される炭素当量Ｃｅｑを０．１８％以上０．４３％以下の材質を使用することで、接合部のビッカース硬度ＨＶを１１７以上３４４以下にし易くなる。
【００２８】
また、接合部のビッカース硬度ＨＶを１７７以上にすることで、ホース金具１の実用に耐え得る耐圧性、耐久性を確保している。接合部のビッカース硬度ＨＶが１７７未満であると、ホース金具１の耐圧性、耐久性を十分に確保できない。特に、ホース金具１の使用内圧が３５ＭＰａ以上の場合、ホース金具１の十分な耐圧性、耐久性を確保するにはビッカース硬度ＨＶを１７７以上にすることが重要である。
【実施例】
【００２９】
図１〜３に例示したホース金具（内径は２０ｍｍとした）と同様の形状の試験サンプルを、図４〜図８に例示した工程を経て１０種類（比較例１〜５、実施例１〜５）製造した。それぞれの試験サンプルは表１に示すように、曲げ加工後のメッキ加工前における接合部のビッカース硬度、材質を異ならせたものであり、その他の条件は基本的に同じにした。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
それぞれの試験サンプルの接合部での割れの有無を確認した。割れが発生していない試験サンプルについては、下記のインパルス試験を行って耐圧性、耐久性を確認した。その結果を表１に示す。比較例１〜４の試験サンプルでは、接合部の筒状金具部材側で割れが発生した。
【００３２】
[インパルス試験]
ホースを接続した試験サンプルをホース内側曲げ半径２４０ｍｍの状態に屈曲させた状態で、１００℃の温度条件下、圧力を３５ＭＰａ×１３３％の台形波で１．１７Ｈｚのサイクルで、繰り返し内圧（油圧）を加えてた。内圧を５０万回加えた時にホース金具の破損の有無を確認し、破損が無い場合は内圧をさらに５０万回（トータルで１００万回）加えた。内圧を１００万回加えた時点で破損が無ければ、十分な耐圧性、耐久性を有していると判断できる。
【００３３】
表１の結果から、接合部のビッカース硬度ＨＶが１１７以上３４４以下の範囲にある実施例１〜５のホース金具は製造後に割れがなく、且つ、十分な耐圧性、耐久性を有していることが分かる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ホース金具
２  一体物
２ａ  接合面
３  筒状金具部材
４  パイプ部材
４ａ  ベンド部
５  バリ
６  ホース
７  圧接装置
８ａ、８ｂ  保持部
９  回転機構
１０  切削工具
１１  マンドレル
１２  曲げ治具
１２ａ  クランプ部
１２ｂ  曲げロール
１３  メッキ槽
Ｃ  割れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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