(57)【要約】【課題】耐遅れ破壊性の向上を図ることができ、ショットブラストによる品質低下を防止できる高力ボルトの製造方法を提供する。【解決手段】リン酸塩被膜で被覆したボルト用素材に対して冷間圧造を行って所望ボルト形状のねじ部無ボルトを得る。次いで、このねじ部無ボルトの表面部のリン酸塩被膜をショットブラストにより低減する。次いで、このショットブラスト後に、ねじ部形成であるねじ転造をしてから熱処理を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上の高力ボルトの製造方法であって、
リン酸塩被膜にて被覆されたボルト用素材に対して冷間圧造を行ってねじ部無ボルトを得る工程と、
この得られたねじ部無ボルトの表面部のリン酸塩被膜をショットブラストにより低減する工程と、
このショットブラスト後にねじ部形成および熱処理を行う工程と
を備えたことを特徴とする高力ボルトの製造方法。
【請求項２】
ボルト用素材は、
Ｃ  ：０．１５〜０．５０質量％、
Ｓｉ：０．３５質量％以下、
Ｍｎ：０．３０〜１．５０質量％、
Ｐ  ：０．０３質量％以下、
Ｓ  ：０．０３質量％以下、
Ｃｒ：０．１０〜１．５０質量％を含有するとともに、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、ＡｌおよびＢの１種類以上を含有し、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする請求項１記載の高力ボルトの製造方法。
【請求項３】
高力六角ボルトまたはトルシア形高力ボルトの製造方法である
ことを特徴とする請求項２記載の高力ボルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上の高力ボルトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば冷間圧造性を良好にするための潤滑被膜であるリン酸塩被膜（ボンデ被膜）にて被覆されたボルト用素材に対してねじ転造等を行い、ねじ部を有するねじ部有ボルトを得る工程と、この得られたねじ部有ボルトの表面部のリン酸塩被膜をショットブラストにより低減する工程と、このショットブラスト後に熱処理（焼き入れおよび焼き戻し等）を行う工程とを備えた高力ボルトの製造方法が知られている。
【０００３】
そして、このような高力ボルトの製造方法によれば、熱処理前にリン酸塩被膜をショットブラストにより低減するため、リン酸塩被膜のリン成分が熱処理時にボルト内部に浸透することを回避でき、よって、耐遅れ破壊性の向上を図ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
なお、リン酸塩被膜の代わりに、石灰潤滑被膜を使用した場合は、冷間圧造性、吸湿による素材の錆および熱処理後の変色等が問題となるため、その使用が限定されているのが実情である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２２９４０９号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高力ボルトの製造方法は、ねじ部形成後にショットブラストを行うものであるため、ショットブラストの際にねじ部を傷めやすく、ねじ部の品質低下を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、耐遅れ破壊性の向上を図ることができるばかりでなく、ショットブラストによるねじ部の品質低下を防止できる高力ボルトの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高力ボルトの製造方法は、引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上の高力ボルトの製造方法であって、リン酸塩被膜にて被覆されたボルト用素材に対して冷間圧造を行ってねじ部無ボルトを得る工程と、この得られたねじ部無ボルトの表面部のリン酸塩被膜をショットブラストにより低減する工程と、このショットブラスト後にねじ部形成および熱処理を行う工程とを備えたものである。
【０００９】
そして、冷間圧造により得られたねじ部無ボルトのリン酸塩被膜をショットブラストにより低減した後に、ねじ部形成および熱処理を行うものであるため、耐遅れ破壊性が向上するとともに、ショットブラストによるねじ部の品質低下が防止される。
【００１０】
請求項２記載の高力ボルトの製造方法は、請求項１記載の高力ボルトの製造方法において、ボルト用素材は、Ｃ：０．１５〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ｃｒ：０．１０〜１．５０質量％を含有するとともに、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、ＡｌおよびＢの１種類以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるものである。
【００１１】
そして、所定成分からなるボルト用素材を用いることにより、引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上の高力ボルトが適切に得られる。
【００１２】
請求項３記載の高力ボルトの製造方法は、請求項２記載の高力ボルトの製造方法において、高力六角ボルトまたはトルシア形高力ボルトの製造方法であるものである。
【００１３】
そして、耐遅れ破壊性に優れ、品質的にも安定した引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上の高力六角ボルトまたはトルシア形高力ボルトが適切に得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の高力ボルトの製造方法の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、例えば各種構造物の構築に用いられる引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上でかつ引張強さ１６００Ｎ／ｍｍ２以下の高力ボルト（高強度ボルト）である高力六角ボルトの製造工程図である。なお、高力六角ボルトは、例えば日本工業規格のＪＩＳ−Ｂ−１１８６の高力六角ボルト等である。
【００１６】
高力六角ボルトを製造する場合、まず、高力六角ボルトの種類（大きさ等）に応じたボルト用素材（例えば螺旋状に巻かれた線鋼材からなるもの）を選択する（ステップ１）。
【００１７】
ここで、ボルト用素材は、潤滑被膜処理済のものであって、冷間圧造性を良好にするための潤滑被膜であるリン酸塩被膜（ボンデ被膜）にて表面が被覆されたものである。
【００１８】
すなわち、ボルト用素材は、例えばＣ：０．１５〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ｃｒ：０．１０〜１．５０質量％を含有するとともに、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、ＡｌおよびＢの１種類以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるものであり、このボルト用素材の表面には、潤滑被膜処理（ボンデ処理）により潤滑剤を有したリン酸塩被膜が形成されている。
【００１９】
次いで、リン酸塩被膜にて被覆されたボルト用素材を所定長さに切断処理してから（ステップ２）、この切断処理されたボルト用素材に対して冷間圧造を行って、図２（ａ）に示す所望ボルト形状のねじ部無ボルト１を得る（ステップ３）。
【００２０】
この図２（ａ）に示すねじ部無ボルト１は、軸部２と、軸部２の基端に一体に設けられた頭部３とを有している。そして、軸部２の外周面および頭部３の外周面には、リン酸塩被膜４が形成されている。なお、ねじ部無ボルト１の軸部２の先端側にねじ部は形成されていない。
【００２１】
次いで、上記（ステップ３）で得られたねじ部無ボルト１に対して脱脂処理（油除去処理）を行った後（ステップ４）、この脱脂処理されたねじ部無ボルト１の表面部のリン酸塩被膜４をショットブラストにより低減して、図２（ｂ）に示すショットブラスト済のねじ部無ボルト６を得る（ステップ５）。
【００２２】
このとき、例えば図３に示すショットブラスト装置７を用いることにより、複数個（例えば軸部径２２ボルトの場合、約３０００本）のねじ部無ボルト１からなるボルト群１ａごとに対してショットブラストを行う。
【００２３】
すなわち、例えばボルト群１ａを回転体であるベルト８の回転により混ぜながらこのベルト８上のボルト群１ａの各ねじ部無ボルト１に循環移動するショット粒子９を衝突させ、このショット粒子９の衝突によりリン酸塩被膜４を軸部２の外周面および頭部３の外周面から取り除く。
【００２４】
なお、ショットブラストの際に、ねじ部無ボルト１にはねじ部が形成されていないため、ショット粒子９とねじ部との衝突によりねじ部が傷付いたり、ベルト８の回転に伴うねじ部同士の衝突によりねじ部が傷付いたりするようなことがない。
【００２５】
そして、このようなショットブラスト装置７を用いたショットブラスト後に、ねじ部形成および熱処理を行う。
【００２６】
すなわち、例えば上記（ステップ５）で得られたショットブラスト済のねじ部無ボルト６に対してねじ部形成であるねじ転造を行って、図２（ｃ）に示すようなねじ部１０を有するねじ部有ボルト１１を得る（ステップ６）。
【００２７】
続いて、この得られたねじ部有ボルト１１に対して熱処理（焼き入れおよび焼き戻し等）を行い（ステップ７）、耐遅れ破壊性に優れ、ねじ部１０に傷がなく品質的にも安定した引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上の高力六角ボルトを得る。
【００２８】
なお、熱処理の際に、リン酸塩被膜４はショットブラストにより既に低減されているため、リン酸塩被膜４のリン成分がねじ部有ボルト１１の内部に浸透するようなことがない。
【００２９】
このように上記第１の実施の形態に係る高力六角ボルトの製造方法によれば、冷間圧造により得られた所望ボルト形状をなすねじ部無ボルト１のリン酸塩被膜４をボルト群１ａごとに対するショットブラストにより低減した後に、ねじ部形成（ねじ転造）してから熱処理を行うものであるため、効率的にショットブラストを行うことができかつ耐遅れ破壊性の向上を図ることができるばかりでなく、ショットブラストによるねじ部１０の傷付き等に基く品質低下を防止できる。
【００３０】
次に、本発明の高力ボルトの製造方法の第２の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
図４は、例えば各種構造物の構築に用いられる引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上でかつ引張強さ１６００Ｎ／ｍｍ２以下の高力ボルト（高強度ボルト）であるトルシア形高力ボルトの製造工程図である。
【００３２】
なお、トルシア形高力ボルトは、例えば日本鋼構協会規格のＪＳＳＩＩ−０９のトルシア形高力ボルトおよび商品名「ＳＨＴＢ」のトルシア形超高力ボルト等である。
【００３３】
トルシア形高力ボルトを製造する場合、まず、トルシア形高力ボルトの種類（大きさ等）に応じたボルト用素材（例えば螺旋状に巻かれた線鋼材からなるもの）を選択する（ステップ１１）。
【００３４】
ここで、ボルト用素材は、潤滑被膜処理済のものであって、冷間圧造性を良好にするための潤滑被膜であるリン酸塩被膜（ボンデ被膜）にて表面が被覆されたものである。
【００３５】
すなわち、ボルト用素材は、例えばＣ：０．１５〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．３５質量％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｓ：０．０３質量％以下、Ｃｒ：０．１０〜１．５０質量％を含有するとともに、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ、ＡｌおよびＢの１種類以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるものであり、このボルト用素材の表面には、潤滑被膜処理（ボンデ処理）によりボンダリューベ等の潤滑剤を有したリン酸塩被膜が形成されている。
【００３６】
次いで、リン酸塩被膜にて被覆されたボルト用素材を所定長さに切断処理してから（ステップ１２）、この切断処理されたボルト用素材に対して冷間圧造を行って、図５（ａ）に示す所望ボルト形状のねじ部無ボルト２１を得る（ステップ１３）。
【００３７】
この図５（ａ）に示すねじ部無ボルト２１は、軸部２２と、軸部２２の基端に一体に設けられた頭部２３と、軸部２２の先端に一体に設けられたピンテール部２５とを有している。そして、ピンテール部２５の外周面、軸部２２の外周面および頭部２３の外周面には、リン酸塩被膜２４が形成されている。なお、ねじ部無ボルト２１の軸部２２の先端側にねじ部は形成されていない。
【００３８】
次いで、上記（ステップ１３）で得られたねじ部無ボルト２１に対して脱脂処理（油除去処理）を行った後（ステップ１４）、この脱脂処理されたねじ部無ボルト２１の表面部のリン酸塩被膜２４をショットブラストにより低減して、図５（ｂ）に示すショットブラスト済のねじ部無ボルト２６を得る（ステップ１５）。
【００３９】
このとき、例えば上記第１の実施の形態の場合と同様、図３に示すショットブラスト装置７を用いることにより、複数個（例えば軸部径２２ボルトの場合、約３０００本）のねじ部無ボルト２１からなるボルト群２１ａごとに対してショットブラストを行う。
【００４０】
すなわち、例えばボルト群２１ａを回転体であるベルト８の回転により混ぜながらこのベルト８上のボルト群２１ａの各ねじ部無ボルト２１に循環移動するショット粒子９を衝突させ、このショット粒子９の衝突によりリン酸塩被膜２４をピンテール部２５の外周面、軸部２２の外周面および頭部２３の外周面から取り除く。
【００４１】
なお、ショットブラストの際に、ねじ部無ボルト２１にはねじ部が形成されていないため、ショット粒子９とねじ部との衝突によりねじ部が傷付いたり、ベルト８の回転に伴うねじ部同士の衝突によりねじ部が傷付いたりするようなことがない。
【００４２】
そして、このようなショットブラスト装置７を用いたショットブラスト後に、ねじ部形成および熱処理を行う。
【００４３】
すなわち、例えば上記（ステップ１５）で得られたショットブラスト済のねじ部無ボルト２６に対してねじ部形成であるねじ転造および破断溝転造を行って、図５（ｃ）に示すようなねじ部３０および破断溝３３を有するねじ部有ボルト３１を得る（ステップ１６）。
【００４４】
続いて、この得られたねじ部有ボルト３１に対して熱処理（焼き入れおよび焼き戻し等）を行い（ステップ１７）、耐遅れ破壊性に優れ、ねじ部３０に傷がなく品質的にも安定した引張強さ１２００Ｎ／ｍｍ２以上のトルシア形高力ボルトを得る。
【００４５】
なお、熱処理の際に、リン酸塩被膜２４はショットブラストにより既に低減されているため、リン酸塩被膜２４のリン成分がねじ部有ボルト３１の内部に浸透するようなことがない。
【００４６】
このように上記第２の実施の形態に係るトルシア形高力ボルトの製造方法によれば、冷間圧造により得られた所望ボルト形状をなすねじ部無ボルト２１のリン酸塩被膜２４をボルト群２１ａごとに対するショットブラストにより低減した後に、ねじ部形成（ねじ転造および破断溝転造）してから熱処理を行うものであるため、効率的にショットブラストを行うことができかつ耐遅れ破壊性の向上を図ることができるばかりでなく、ショットブラストによるねじ部３０の傷付き等に基く品質低下を防止できる。
【００４７】
なお、上記実施の形態においては、ねじ転造によりねじ部１０，３０を形成する場合について説明したが、例えばねじ切削によりねじ部１０，３０を形成してもよい。
【００４８】
また、ショットブラスト後にねじ部形成してから熱処理を行うものには限定されず、ショットブラスト後に熱処理してからねじ部形成を行うものでもよい。
【００４９】
さらに、複数個のねじ部無ボルト１，２１からなるボルト群１ａ，２１ａごとにショットブラストを行ってリン酸塩被膜２４を低減するものには限定されず、１個づつショットブラストを行うものでもよい。
【００５０】
なお、ボルト用素材（高張力ボルト用鋼）および高力ボルト（高力六角ボルト、トルシア形高力ボルト等）の成分および形状等の詳細に関しては、特公平６−８９７６８号公報、特開平７−２７８７３５号公報および特開２００２−２７６６３７号公報等に記載されている。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、冷間圧造により得られたねじ部無ボルトのリン酸塩被膜をショットブラストにより低減した後に、ねじ部形成および熱処理を行うものであるため、耐遅れ破壊性の向上を図ることができるばかりでなく、ショットブラストによる品質低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の高力六角ボルトの製造工程図である。
【図２】同上製造途中の高力六角ボルトの概略断面図で、（ａ）はショットブラスト前の断面図であり、（ｂ）はショットブラスト後の断面図であり、（ｃ）はねじ転造後の断面図である。
【図３】同上ショットブラストを行うショットブラスト装置の概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のトルシア形高力ボルトの製造工程図である。
【図５】同上製造途中のトルシア形高力ボルトの概略断面図で、（ａ）はショットブラスト前の断面図であり、（ｂ）はショットブラスト後の断面図であり、（ｃ）はねじ転造・破断溝転造後の断面図である。
【符号の説明】
１，２１    ねじ部無ボルト
４，２４    リン酸塩被膜
【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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