(57)【要約】      （修正有）【課題】高品質化、生産性向上による製造コストの低下を図ることができるオイルリング材およびオイルリング材の製造方法を提供する。【解決手段】オイルリング材は、結晶粒度がＡＳＴＭ規格の粒度番号１０〜１３である。また、伸び率が４５％以上である。これにより、粒界を脆化させる化合物の析出を生じさせることなく結晶粒度を小さくできるため、高温での使用に伴う強度低下を防止できる効果が期待できる。さらに、加工性向上が期待できる。【選択図】図１
2018044215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系ステンレス製の線材を有し、
前記線材の結晶粒度がＡＳＴＭ規格の粒度番号１０〜１３であるオイルリング材。
【請求項２】
請求項１記載のオイルリング材であって、
前記線材の伸び率が４５％以上であるオイルリング材。
【請求項３】
オーステナイト系ステンレス製の線材を１０００℃／ｓｅｃ以上の速度で５００〜１４００℃に加熱した後、
液冷却するオイルリング材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルリング材およびオイルリング材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レシプロエンジン（往復動内燃機関）のピストンに用いられるオイルリングは、オーステナイト系ステンレス製の線材に加熱処理、冷却処理を施したオイルリング材を加工して製造される。
このような線材に施す加熱処理としては、例えば特許文献１に示されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−５０４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、オイルリング材に対する加工性（靱性、ねばさ等）を向上させることにより生産性を向上させるとともに、耐熱性、耐摩耗性等の強度を向上させることにより高品質化がさらに求められている。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、生産性が向上するとともに高品質化が得られるオイルリング材およびオイルリング材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様のオイルリング材は、オーステナイト系ステンレス製の線材を有し、前記線材の結晶粒度がＡＳＴＭ規格の粒度番号１０〜１３であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様のオイルリング材の製造方法は、オーステナイト系ステンレス製の線材を１０００℃／ｓｅｃ以上の速度で５００〜１４００℃に加熱した後、液冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、生産性が向上するとともに高品質化が得られるオイルリング材およびオイルリング材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）〜（Ｂ）は、レシプロエンジン（往復動内燃機関）に用いられるオイルリングを示す斜視図である。
【図２】本発明のオイルリング材の製造方法に用いられるオイルリング材の製造装置の概略構成図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のオイルリング材の製造方法の各工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１（Ａ）に一般的なレシプロエンジン（往復動内燃機関）に用いられるピストン４０を示す。
ピストン４０は、外周面に形成された３本のリング溝４１、４２、４３にそれぞれピストンヘッド側からトップリング４４、セカンドリング４５、オイルリング４６が組み付けられる。
【００１２】
図１（Ｂ）に示すように、オイルリング４６は、一対のレール４７、４７の間にスペーサ４８が介装される３ピース構造となっており、レシプロエンジンのシリンダ内面に付着した余剰オイルを各レール４７、４７が除去するためのものである。
スペーサ４８は、各レール４７、４７をシリンダ内面に対して弾性的に密着させるためのものであり、各レール４７、４７に向かって交互に起伏する波形状となっている。このようなスペーサ４８は、平坦なオイルリング材を加工することにより形成される。
従って、オイルリング材は、良好な加工性（靱性、ねばさ等）、耐熱性、耐摩耗性等の強度を得るために、加熱処理、冷却処理が施されている。
【００１３】
理想的な加熱処理は、加熱対象品の表層部から最深部まで短時間（例えば３０秒以内）で所望温度まで加熱することにより、加熱対象品を構成する結晶粒の成長を制御することが望ましい。
また、理想的な冷却処理は、加熱処理を停止してから可能な限り急速冷却することにより、結晶粒の成長を停止させることが望ましい。
【００１４】
ところが、外部熱源を用いて加熱対象品を加熱する加熱処理の場合、加熱対象品の形状、寸法、体積、材質等にも左右されるが、表層部から最深部までの加熱は加熱対象品自体の熱伝達、熱伝導に依るため、加熱対象品の最深部を所望の温度に加熱するためには一定以上の時間が必要となる。
従って、外部熱源を用いた加熱処理では、加熱対象品の最深部が所望の温度に加熱されるまでの間、表層部が高温に一定時間以上晒されるため、加熱対象品の表層部の結晶粒が過度に成長してしまう虞れがある。
【００１５】
また、自然冷却（空冷）に依る冷却処理の場合も、前述した外部熱源を用いた加熱処理の場合と同様の理由により、最深分が冷却されるまで一定以上の時間が必要となる。
従って、自然冷却（空冷）による冷却処理では、加熱対象品の最深部において結晶粒の成長が進行する可能性があり、加熱対象品の最深部の結晶粒が過度に成長してしまう虞れがある。
【００１６】
以上のように、外部熱源を用いて加熱対象品を加熱する加熱処理や、自然冷却（空冷）による冷却処理では、加熱対象品の表層部及び最深部における結晶粒の成長（開始、停止）を制御し難いため、加熱対象品に所望の加工性（靱性、ねばさ等）、耐熱性、耐摩耗性等の強度を得るために事前に煩雑な処理時間の設定や、機器の細かな調整等が必要となる。
【００１７】
これに対して、加熱処理としての電極直接通電加熱方法（ＤＨ）や誘電加熱方法（ＩＨ）は、加熱対象品自体が発熱する方法であるため、加熱対象品の表層部から最深部まで短時間で加熱でき、加熱対象品の表層部における結晶粒の成長を制御できる。特に、直接通電加熱方法（ＤＨ）は理想的な加熱処理に近い。
また、冷却処理としての液冷却方法（水冷、油冷等）は、自然冷却（空冷）による冷却処理に比較して、加熱対象品の最深部を含む全域における結晶粒の成長を適切に停止できるため、理想的な冷却処理に近い。
【００１８】
図２には、本発明の実施形態を説明するための、オイルリング材の製造方法に用いられるオイルリング材製造装置２０の概略構成が示されている。
オイルリング材製造装置２０は、オーステナイト系ステンレス製（例えばＳＵＳ３０４等）の線材３１を搬入する複数のローラ２１（２１１、２１２）を有する。線材３１は、１５ｍ／ｍｉｎの速さで搬送される。線材３１は、圧延法あるいは引抜法により、断面形状が扁平矩形状となるように形成される（図３（Ａ）参照）。
【００１９】
この他、幅広のオーステナイト系ステンレス製の金属板を細幅にスリッタ加工することにより、断面形状が扁平矩形状となるように線材３１を形成することもできる。
【００２０】
また、オイルリング材製造装置２０は、ローラ２１１とローラ２１２との間に加熱装置２２を有する。加熱装置２２による加熱処理は、電極直接通電加熱方法（ＤＨ）、誘電加熱方法（ＩＨ）のいずれを採用してもよいが、本実施形態では理想的な加熱処理に近い直接通電加熱方法（ＤＨ）が用いられている。
ローラ２１１は表面が導電性を有するとともに電極２２１が接続され、ローラ２１２は表面が導電性を有するとともに電極２２２が接続されている。
両電極２２１、２２２の間隔Ｌは、１ｍであり、電流１９．３Ａ、電圧３４Ｖが印加される。
【００２１】
これにより線材３１におけるローラ２１１とローラ２１２との間に相当する１ｍの領域が電極直接通電加熱方法（ＤＨ）により通電され、表層部から最深部まで１０００℃／秒以上の速さで５００〜１４００℃、好ましくは８００〜１２００℃に急速加熱される。
なお、昇温速度は、生産性及び実用性の観点から、１０００〜５０００℃／秒が好ましい。
このとき、線材３１は、ローラ２１１とローラ２１２との間に相当する１ｍの領域の表面全域にわたって酸化膜３３が形成される（図３（Ｂ）参照）。
【００２２】
また、加熱装置２２には、ローラ２１１とローラ２１２との間に雰囲気炉２３が設けられており、加熱処理中の線材３１が雰囲気炉２３の内部を通過する。
雰囲気炉２３の内部には、Ｎ２、ＮＨ３、Ｈ２、ＣＯ２等のガス２４が供給される。コストの面では、Ｎ２が望ましい。
【００２３】
雰囲気炉２３の下流側には、液冷却方法により線材３１を急速冷却する冷却装置２５が設けられている。液冷却方法の冷媒としては、例えば水が用いられている。
前述したローラ２１２は、冷却装置２５の液中に配置されている。
従って、加熱装置２２により加熱処理が開始された線材３１は、ローラ２１２に接触する前、すなわち、加熱処理が終了する前に冷却装置２５において急激に冷却される冷却処理が開始され、ローラ２１２に案内されて冷却装置２５の液中から垂直に引き上げられるまでの所定時間経過後に冷却処理が終了する。
【００２４】
冷却処理後の線材３１は、ブラッシング装置２６において表面が磨かれ、前述した酸化膜３３が除去される（図３（Ｃ）参照）。ブラッシング装置２６は、互いに平行、かつ、互いに異なる方向に回転する一対のブラシ２６１、２６２間に線材３１を通過させることにより、線材３１の全表面を研磨できる。
なお、ブラッシング装置２６は、ブラシ２６１、２６２のうちの一方のみを用いることにより、線材３１の片面のみを研磨してもよい。
【００２５】
このようにして線材３１の全表面が研磨されて製造されたオイルリング材１０は、ローラ２１等により巻き取り機（図示省略）に搬送されて、ボビン（図示省略）に巻き取られる。
その後、オイルリング材１０は、所定長さに切断されてから、プレス加工により波形状に加工されてレシプロエンジン（往復動内燃機関）に用いられるオイルリング４６のスペーサ４８となる（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）参照）。
【００２６】
なお、本実施形態のオイルリング材１０に対して行った各種試験において以下の結果が得られた。
・実測引張強度７００ＭＰａ（目標値６５０〜７５０ＭＰａ）
・伸び率４８％（目標値４５％以上）
・硬さ１９５ＨＶ（目標値１８０〜２５０ＨＶ）
・結晶粒度１１．５（目標値１０〜１３）
以上の結果、本実施形態のオイルリング材１０は、目標値に対して近似した値が得られたことが判る。
【００２７】
一般に、結晶粒度は、ＡＳＴＭ規格の粒度番号が小さいほど、すなわち結晶粒度が小さいほど、加熱対象品の加工性（靱性、ねばさ等）が向上することが知られている。
本実施形態のオイルリング材１０によれば、結晶粒度がＡＳＴＭ規格の粒度番号１０〜１３の細粒組織であるため、粒度番号が１３を超えた場合に比較して良好な加工性が得られ、粒度番号が１０未満である場合に比較して、過度に細粒組織ではないため、技術的困難及び製造コストの上昇を防止することができる。
【００２８】
また、本実施形態のオイルリング材１０によれば、伸び率が４５％以上であるため、伸び率が４５％未満である場合に比較して、オイルリング材をオイルリングとしてプレス加工する際の金型追従性が良好であり、生産効率が向上するという効果が得られる。
【００２９】
さらに、本実施形態のオイルリング材１０の製造方法によれば、オーステナイト系ステンレス製の線材１３を１０００℃／ｓｅｃ以上の速度で５００〜１４００℃に加熱した後、液冷却するため、線材３１の表層部から最深部まで短時間で所望温度まで加熱でき、かつ、冷却開始点及び冷却終了点が明確となる。
【００３０】
従って、本実施形態のオイルリング材１０の製造方法によれば、加熱処理にあたって線材３１の結晶粒の成長をＡＳＴＭ規格の粒度番号１０〜１３に制御でき、良好な加工性（靱性、ねばさ等）が得られるオイルリング材１０を製造できる。
特に、本実施形態では、オイルリング材１０の製造にあたって、理想的な加熱処理に近い直接通電加熱方法（ＤＨ）が用いられているため、前述した効果がより顕著となる。
【００３１】
また、本実施形態のオイルリング材１０の製造方法によれば、加熱処理中の線材３１を液冷却方法による急速冷却を開始し、所定時間経過後に冷却処理を終了するため、自然冷却（空冷）に比較して、冷却開始点及び冷却終了点が明確となる。このため、本実施形態では、線材から析出する析出物を抑制し、かつ、結晶粒の成長を適切に停止できるため、高温での使用に伴う強度低下を防止できる効果が期待できる。
【００３２】
従って、本実施形態のオイルリング材１０の製造方法によれば、直接通電加熱方法（ＤＨ）による急速加熱と、液冷却方法による急速冷却とを併用しているため、加工性（靱性、ねばさ等）及び耐熱性、耐摩耗性等の強度を高レベルで両立させたオイルリング材１０を製造できる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、直接通電加熱方法（ＤＨ）による急速加熱と、液冷却方法による急速冷却とを併用しているため、線材３１の搬送経路を短くできるため、設備を小型化できるとともに、工程時間も短くできる。
さらに、本実施形態によれば、前述したように設備を小型化できるため、設備の設置個所の自由度が増すとともに、前工程及び後工程の設備との組み合わせも容易となる。
そして、本実施形態によれば、加熱処理及び冷却処理の工程時間を短くできるため、多品種少量生産にも柔軟に対応でき、生産性も向上する。
【００３４】
本発明のオイルリング材およびオイルリング材の製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、直接通電加熱により加熱する場合を示したが、誘電加熱も可能である。この場合には、途中折出防止、硬さ、伸び、細かい結晶粒度、酸化防止等の効果が期待できる。
また、前述した実施形態においては、加熱処理にあたって雰囲気炉を用いたが、線材の表面に生ずる酸化物の酸化程度を何らかの手段で制御できれば、大気中で加熱処理を行ってもよい。
【００３５】
以上、説明したとおり、本明細書には下記の事項が開示されている。
（１）  オーステナイト系ステンレス製の線材を有し、前記線材の結晶粒度がＡＳＴＭ規格の粒度番号１０〜１３であるオイルリング材。
（２）  上記（１）のオイルリング材であって、前記線材の伸び率が４５％以上であるオイルリング材。
（３）  オーステナイト系ステンレス製の線材を１０００℃／ｓｅｃ以上の速度で５００〜１４００℃に加熱した後、液冷却するオイルリング材の製造方法。
【符号の説明】
【００３６】
１０  オイルリング材
３１  線材
３３  酸化膜
【図１】
2018044215.tif 000003
【図２】
2018044215.tif 000004
【図３】
2018044215.tif 000005