(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端に縮径部を有する管体からなるエアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法であって、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１０〜２．０％、Ｃｒ：０．０５〜２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、Ｃａ：０．０１％以下、Ｃｕ：０〜１．０％、Ｎｉ：０〜１．５％、Ｍｏ：０〜１．０％、Ｖ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜０．１％、及びＴｉ：０〜０．１％、並びに残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成り、該不純物中のＰ含有量が０．０２５％以下、Ｓ含有量が０．０１０％以下である鋼組成を有する鋼管に冷間加工を行い、冷間加工された鋼管を所定の長さに切断し、縮径加工前に焼入れ及び焼戻しを行うことなく、切断された鋼管の少なくとも一方の端部に縮径加工を行った後に、鋼管に焼入れ及び焼戻しを行い、非縮径部の引張強度が７００ＭＰａ以上とする、エアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法。
【請求項２】
前記鋼組成が、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：１．５％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｎｂ：０．１％以下、及びＴｉ：０．１％以下から選ばれた１種又は２種以上を含有する請求項１記載のエアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法。
【請求項３】
前記鋼組成が、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．２％、Ｎｂ：０．００３〜０．１％、及びＴｉ：０．００２〜０．１％から選ばれた１種又は２種以上を含有する請求項２記載のエアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法。
【請求項４】
少なくとも一端に縮径加工度１５％以上の縮径部を有する管体からなるエアバッグインフレータ用ボトル部材であって、質量％で、Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：０．１０〜２．０％、Ｃｒ：０．０５〜２．０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１０％以下、Ｃａ：０．０１％以下、Ｃｕ：０〜１．０％、Ｎｉ：０〜１．５％、Ｍｏ：０〜１．０％、Ｖ：０〜０．２％、Ｎｂ：０〜０．１％、及びＴｉ：０〜０．１％、並びに残部Ｆｅ及び不可避的不純物から成り、該不純物中のＰ含有量が０．０２５％以下、Ｓ含有量が０．０１０％以下である鋼組成を有し、非縮径部の引張強度が７００ＭＰａ以上であり、かつ前記縮径部が焼入れ・焼戻し組織ままであり、かつ請求項１に記載の製造方法によって得られたことを特徴とするエアバッグインフレータ用ボトル部材。
【請求項５】
前記鋼組成が、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｉ：１．５％以下、Ｍｏ：１．０％以下、Ｖ：０．２％以下、Ｎｂ：０．１％以下、及びＴｉ：０．１％以下から選ばれた１種又は２種以上を含有する請求項４記載のエアバッグインフレータ用ボトル部材。
【請求項６】
前記鋼組成が、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｎｉ：０．０５〜１．５％、Ｍｏ：０．０５〜１．０％、Ｖ：０．０１〜０．２％、Ｎｂ：０．００３〜０．１％、及びＴｉ：０．００２〜０．１％から選ばれた１種又は２種以上を含有する請求項５記載のエアバッグインフレータ用ボトル部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法に関する。具体的には、本発明は、イニシエータや蓋板を装着するために管端に設けた縮径部が非縮径部と同等の良好な低温靱性を有するエアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全性を増大させるために運転席と助手席にエアバッグを搭載することは、もはや標準装備になりつつある。また、自動車に搭載されるエアバッグの種類や個数は近年ますます増加しており、側面衝突用のサイドエアバッグやカーテンエアバッグ、下肢を保護するニーエアバッグなども開発されている。【０００３】
エアバッグの作動方式には、爆発性薬品を使用してエアバッグ展開用のガスを発生させる薬品型と、インフレータ（又はアキュムレータ）と呼ばれる部材にエアバッグ展開用の高圧ガスを充填したハイブリッド型（蓄圧型も含む）とがある。最初に開発されたのは薬品型であるが、エアバッグ展開速度の応答性の向上とガス圧力の調整の要望からハイブリッド型が開発された。また、比較的長い保持時間を求められるカーテンエアバッグ用に蓄圧型が開発されている。現在ではエアバッグに求められる性能、搭載場所等によりこれらのタイプが使い分けられている。【０００４】
一般的なハイブリッド型（蓄圧型も含む）エアバッグのインフレータは、両端が絞り加工によって縮径された短い鋼管からなるボトル部材の一端 (エアバッグに連結される側の端部) を蓋板の溶接により閉じ、他端にはイニシエータ (エアバッグ起動装置) を装着した構造を持ち、内部には高圧の不活性ガスが充填されている。衝突を感知すると、機械的、或いは内圧の上昇によって蓋板が開口し、インフレータ内部の高圧ガスが一気にエアバッグ内に噴出して、エアバッグが膨らむ。【０００５】
したがって、ハイブリッド型（蓄圧型も含む）エアバッグ用インフレータの製作に使用されるボトル部材には、極めて短時間のうちに大きな歪速度で応力が負荷される。このため、従来の圧力シリンダーやラインパイフ゜のような単なる構造物とは異なり、このボトル部材には、高い寸法精度、加工性及び溶接性に加えて、高強度と優れた耐バースト性、さらには高い靱性が要求される。自動車は寒冷地でも使用されるため、耐バースト性は−40℃以下という低温で確保されなければならない。【０００６】
また、内部に爆発性薬品が充填される薬品型エアバッグのインフレータでも、衝突時にガスが発生すると内部は高圧になる。最近では、薬品の高性能化に伴い発生圧力が高まり、ハイブリッド型と同様な耐バースト性能が、薬品型エアバッグインフレータ用のボトル部材にも求められるようになってきた。【０００７】
本発明において、エアバッグインフレータ用ボトル部材とは、エアバッグ又は他の乗員拘束システムの展開に使用される高圧ガス及び／又は推薬 (爆発性薬品) を収容する鋼製貯蔵部位 (即ち、インフレータ) の製作に用いられる、少なくとも一方の端部が縮径された管体からな鋼製部材を意味する。【０００８】
このボトル部材は、蓋板、イニシエータ等を溶接等により装着することによって内部を密閉空間とし、インフレータとして使用される。エアバッグの種類は、ハイブリッド型（蓄圧型を含む）と薬品型のいずれでもよい。ハイブリッド型（蓄圧型を含む）の場合にはインフレータの内部に高圧ガスが充填され、薬品型の場合には、密閉する前にインフレータ内部に推薬が充填される。【０００９】
上述したように、エアバッグインフレータ用ボトル部材には、高強度化、薄肉化、小型化さらには高靱性化が高レベルで要求される。
エアバッグインフレータ用ボトル部材の従来の一般的な製造方法では、(a) 加工素材の鋼管 (鋼管) に焼入れ及び焼戻しを行い、次いで引抜き加工及び応力除去焼鈍を行うか、又は(b) 加工素材の鋼管に引抜き加工を行ってから焼入れ及び焼戻しを行う。その後、鋼管を所定の長さに切断し、イニシエータ等の部品を装着できるようにするために、少なくとも一方、或いは両側の管端に縮径加工を行い、さらに穴あけ加工や局部的な例えば球状の押込み加工、蓋板やイニシエータの溶接による装着等のさまざまな加工を行う。例えば、下記の日本特許公報を参照: 特開平8−325641号; 特開平10−140250号; 特開平10−140283号; 特開2002−294339号; 特開2003−201541号; 特開2005−60796号。
【発明の開示】
【００１０】
エアバッグインフレータに対しては、一般的に−40℃の低温域から＋80℃〜90℃の高温域までの動作保証が自動車メーカーから求められる。この動作保証に加えて、インフレータのさらに高い安全性を確保するため、鋼管を切断して縮径加工を施したエアバッグインフレータ製造用の管状部材 (本明細書ではエアバッグインフレータ用ボトル部材という) に対して、−40℃でのバースト試験において脆性破面を呈さない高靱性が求められるようになってきた。
【００１１】
イニシエータ等の装着に必要なエアバッグインフレータ用ボトル部材の縮径部は、縮径加工を受けていない非縮径部に比べて一般に靱性が低下する傾向がある。これまでの低温バースト試験でも、縮径部の形状により差はあるものの、縮径部の靭性低下箇所が割れの起点となって脆性破面を呈することがあった。
【００１２】
本発明は、縮径部が非縮径部と同等の良好な低温靱性を有し、それにより−40℃で低温バースト試験した時に脆性破面を呈さない、低温靱性に優れたエアバッグインフレータ用ボトル部材を提供することを目的とする。
【００１３】
略述すれば、本発明は、加工素材の鋼管に冷間加工及び管端の縮径加工を行った後に焼入れ及び焼戻しを行うようにボトル部材の製造工程の順序を変更することによって、エアバッグインフレータ用ボトル部材の縮径部の低温靱性を非縮径部と同レベルに向上させることができるという独創的な知見に基づく。
【００１４】
本発明は、少なくとも一端に縮径部を有する管体からなるエアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法であって、C: 0.05〜0.20%(本明細書では、特に指定しない限り、組成に関する「%」はすべて「質量%」を意味する)、Si:0.1〜1.0%、Mn:0.10〜2.0%、Cr:0.05〜2.0%、sol.Al:0.10%以下、Ca:0.01%以下、場合により任意添加元素としてCu:1.0%以下、Ni:1.5%以下、Mo:1.0%以下、V:0.2%以下、Nb:0.1%以下、及びTi:0.1%以下から選ばれた1種又は2種以上、並びに残部Fe及び不可避的不純物から成り、該不純物中のP含有量が0.025%以下、S含有量が0.010%以下である鋼組成を有する鋼管に冷間加工を行い、冷間加工された鋼管を所定の長さに切断し、縮径加工前に焼入れ及び焼戻しを行うことなく、切断された鋼管の少なくとも一方の管端部に縮径加工を行った後、鋼管に焼入れ及び焼戻しを行い、非縮径部の引張強度を700MPa以上とする、エアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法である。
【００１５】
本発明のエアバッグインフレータ用ボトル部材は、ハイブリッド型（蓄圧型を含む）及び薬品型のいずれのタイプのエアバッグにも適用することができる。
本発明により、イニシエータ等を装着するための縮径部が非縮径部と同等の良好な低温靱性を有し、従って、耐バースト性と信頼性に優れたエアバッグインフレータ用ボトル部材を製造することができる。縮径部は、切断された鋼管の少なくとも一方の管端或いは両方の管端に形成される。また、管端以外の部位に縮径部をさらに形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】引張試験片の断面形状を示す説明図である。
【図２】バースト試験方法を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るエアバッグインフレータ用ボトル部材の製造方法の実施形態の1例を具体的に説明する。本実施形態では、(i) 鋼管の製造、(ii) 第1の熱処理、(iii) 冷間加工、(iv) 第2の熱処理、(v) 矯正、(vi) 切断、(vii) 縮径加工、(viii) 焼入れ及び焼戻しの各工程を経て、エアバッグインフレータ用ボトル部材を製造する。以下では各工程について工程順に説明する。【００１８】
(i) 鋼管の製造
本実施形態において加工素材として用いる鋼管 (素管) の組成は、C: 0.05〜0.20%、Si: 0.1〜1.0%、Mn: 0.10〜2.0%、Cr: 0.05〜2.0%、sol.Al: 0.10%以下、Ca: 0.01%以下、場合により任意添加元素として、Cu: 1.0%以下、Ni: 1.5%以下、Mo: 1.0%以下、V: 0.2%以下、Nb: 0.1%以下、及びTi: 0.1%以下から選ばれた1種又は2種以上、並びに残部Fe及び不可避的不純物から本質的に成り、該不純物中のP含有量が0.025%以下、S含有量が0.010%以下である鋼組成を有する。以下に、組成の限定理由を説明する。【００１９】
C: 0.05%以上、0.20%以下
Cは、安価に鋼の強度を高めるのに有効な元素である。C含有量が0.05%未満であると所望の700 MPa以上という高強度が得難くなる。一方、C含有量が0.20%を超えると、鋼の加工性及び溶接性が低下する。そこで、C含有量は0.05%以上、0.20%以下とする。C含有量の好ましい範囲は0.08%以上、0.20%以下であり、より好ましい範囲は0.12%以上、0.17%以下である。【００２０】
Si: 0.1%以上、1.0%以下
Siは、脱酸作用を有するとともに鋼の焼入れ性を高めて強度を向上させる元素である。Siのこれらの作用を考慮して、Siを0.1%以上含有させる。しかし、Si含有量が1.0%を超えると鋼の靱性が低下する。そこで、Si含有量は0.1%以上、1.0%以下とする。Si含有量の好ましい範囲は0.2%以上、0.5%以下である。【００２１】
Mn: 0.10%以上、2.0%以下
Mnは、脱酸作用があるとともに、鋼の焼入れ性を高めて強度と靱性を向上させるのに有効な元素である。このような効果を得るためにMnを0.10%以上含有させる。一方、Mn含有量が2.0%を超えると、介在物として析出するMnSが粗大化し、それが熱間圧延時に展伸されて、鋼の靱性を低下させる。そこで、Mn含有量は0.10%以上、2.0%以下とする。Mn含有量は好ましくは0.20%以上、1.0%以下であり、より好ましくは0.30%以上、0.80%以下である。【００２２】
Cr: 0.05%以上、2.0%以下
Crは、鋼の強度と靱性を高めるのに有効な元素である。Cr含有量が0.05%未満ではこのような高強度を得ることは難しい。一方、Cr含有量が2.0%を超えると、溶接部の靱性の低下を招く。そこで、Cr含有量は0.05%以上、2.0%以下とする。Cr含有量は、0.2%以上、1.0%以下が好ましく、0.4%以上、0.8%以下がさらに好ましい。【００２３】
なお、溶接部は、素管が電縫鋼管のような溶接鋼管である場合の溶接部に加え、ボトル部材に蓋板やイニシエータを溶接により装着する場合の溶接部を含む。従って、素管が継目無鋼管である場合にも、エアバッグインフレータは溶接部を有する。【００２４】
sol. Al: 0.10%以下
Alは、脱酸作用を有し、鋼の靱性及び加工性を高めるのに有効な元素である。しかし、sol. Al量が0.10%を超える量のAlを含有させると、地疵の発生が著しくなる。Al含有量 (sol. Al量) は不純物レベルであってもよいので、その下限は特に定めないが、0.005%以上とすることが好ましい。Al含有量の好ましい範囲は0.005%以上、0.05%以下である。【００２５】
Ca: 0.01%以下
Caは、極微量含有させることにより、エアバッグインフレータ用ボトル部材の耐バースト性をさらに良好にすることができる。特に、Caを0.0003%以上含有させると、靱性の異方性を改善して鋼管のT方向靱性を高め、これによって耐バースト性を一層高めることができる。しかし、Ca含有量が0.01%を超えると、クラスター状の介在物が鋼中に析出するようになり、地疵の問題が発生する。そこで、Ca含有量は0.01%以下とする。好ましいCa含有量は、0.0003%以上、0.01%以下であり、0.0005%以上、0.003%以下がさらに好ましい。【００２６】
本実施形態では、鋼の強度、耐バースト性、及び/又は溶接性をさらに改善する目的で、上記の成分に加え、任意添加元素として、Cu、Ni、Mo、V、Nb及びTiのから選んだ1種又は2種以上を鋼に含有させることができる。【００２７】
Cu: 1.0%以下
Cuは鋼の靱性を向上させる作用を示す。Cuのこの効果は、不純物レベルの含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、Cu含有量を0.05%以上とすることが好ましい。しかし、Cuは鋼の熱間加工性を低下させるので、Cuを含有する場合にはNiも含有させて、熱間加工性を確保することが望ましい。一方、Cu含有量が1.0%を超えると、Niと複合添加させても良好な熱間加工性を確保できないことがある。したがって、Cuを含有する場合にその含有量は1.0％以下とする。【００２８】
Ni: 1.5%以下
Niは、鋼の焼入れ性と靱性を高める作用を有する。Niのこのような作用は不純物レベルの含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、Ni含有量が0.05%以上であることが好ましい。しかし、Niは高価な元素であり、特に含有量が1.5%を超えると、コスト上昇が著しくなる。そこで、Niを含有する場合にその含有量は1.5%以下とする。Ni含有量は0.05%以上、1.5%以下とすることが好ましく、より好ましくは0.1%以上、1.0%以下である。【００２９】
Mo: 1.0%以下
Moには、鋼の焼入れ性改善効果に加え、固溶強化及び析出強化により強度を高める作用もある。Moのこれらの作用は、不純物レベルの含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、Moは0.05%以上の含有量とすることが好ましい。しかし、Moの含有量が1.0%を超えると、溶接部が硬化して靱性が低下する。そこで、Moを含有する場合にその含有量は1.0%以下とする。Mo含有量は0.05%以上、0.60%以下が好ましく、より好ましくは0.10%以上、0.50%以下である。【００３０】
V: 0.2%以下
Vは鋼の焼入れ性を向上させる。このVの作用は不純物レベルの含有量であっても得られる。さらに、Vには析出強化により強度を高める作用もある。このようなVによる作用を確実にするには、0.01%以上のVを含有させることが望ましいが、含有量が0.2%を超えると鋼の靱性が低下する。そこで、Vを含有する場合にその含有量は0.2%以下とする。V含有量は0.01%以上、0.2%以下とすることが好ましく、0.03%以上、0.1%以下であることがさらに望ましい。【００３１】
Nb: 0.1%以下
Nbは鋼の靱性を向上させる。Nbによるこの作用は不純物レベルの含有量であっても得られるが、より顕著にその効果を得るには、Nb含有量は0.003%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.005%以上とする。しかし、Nbの含有量が0.1%を超えると、却って鋼の靱性が低下する。したがって、Nbを含有する場合にその含有量は0.1%以下とする。より好ましいNb含有量の範囲は0.003%以上、0.03%以下であり、さら一層好ましい範囲は0.005%以上、0.02%以下である。【００３２】
Ti: 0.1%以下
Tiは、脱酸作用を有する元素である。さらにNとの親和力が強く、高温でTi窒化物として安定に存在する。したがって、熱間圧延時の結晶粒成長を抑制し、靱性向上に寄与する。Tiのこれらの効果をより顕著に得るためには、Ｔi含有量を0.002％以上とすることが好ましく、より好ましくは0.005%以上とする。しかし、Ti含有量が0.1%を超えると、却って鋼の靱性が低下する。そこで、Tiを含有する場合、その含有量は0.1%以下とする。【００３３】
本実施形態の鋼管の鋼組成における上述した以外の成分は、Fe及び不可避的不純物である。不純物としては、P、S、O、Nなどの非金属、並びに原料や製管工程から微量に混入しうる金属不純物がある。本実施形態では、不純物中のP及びS、並びに好ましくはOの含有量を次のように制限する。【００３４】
P: 0.025%以下
Pは、粒界偏析に起因する鋼の靱性低下をもたらす。特に、P含有量が0.025%を超えると、鋼の靱性低下が著しくなる。そこで、不純物としてのPの含有量は0.025%以下とする。P含有量は0.020%以下とするのが好ましく、0.015%以下であればさらに好ましい。【００３５】
S: 0.010%以下
Sは、特に鋼管のT方向 (円周方向) の靱性を低下させる。特に、S含有量が0.010%を超えると、鋼管T方向の靱性低下が著しくなる。そこで、不純物としてのSの含有量は0.010%以下とする。S含有量は0.005%以下とするのが好ましく、0.003%以下であれば一層好ましい。【００３６】
O (酸素): 
本願発明においては、Oを特段に限定するものではない。しかし、エアバッグインフレータ用ボトル部材は、例えば−40℃といった低温でバースト試験に供される。この際に、不純物であるO含有量が0.0030%を超えると介在物が増加し、これら介在物がバースト割れの起点になって、鋼組成によっては規定のバースト圧を満足しなくなることがある。また、規定のバースト圧を満足する場合であっても、鋼組成によってはバースト圧がばらつく原因になる可能性もある。そこで、不純物であるO含有量は、0.0030%以下とすることが好ましい。O含有量は0.0020%以下であることがより好ましい。ただし、実施例にも示すように、O含有量が0.0050％以下であれば、十分な耐バースト性が得られる場合が多い。【００３７】
本発明に従って冷間加工及び熱処理が施される鋼管は、マンドレルミル若しくはアッセルミルを用いて製造される継目無鋼管と、電縫鋼管若しくはアーク溶接鋼管のような溶接鋼管のいずれでもよい。インフレータの信頼性を高めるためには継目無鋼管の方が望ましい。継目無鋼管や溶接鋼管の製管法は特に制限されない。【００３８】
加工素材の鋼管の寸法も特に制限されないが、冷間加工後に所定寸法のボトル部材となるように選択する。
(ii) 第1の熱処理
本実施形態では、加工素材の鋼管に対して、冷間加工前に必要に応じて第1の熱処理を行う。この第1の熱処理は、冷間加工を確実に行うためのものであり、熱処理なしで冷間加工が可能であれば省略することができる。第1の熱処理としては、例えば600℃以上、700℃以下の温度域での低温焼鈍を例示することができる。【００３９】
(iii) 冷間加工
鋼管全体に、例えば冷間引抜きや冷間圧延といった冷間加工を行う。この冷間加工の目的は、インフレータへの加工 (管端部の縮径加工) 前の鋼管の寸法ばらつきを小さくすることであり、それは、結果として、インフレータ加工後のバースト圧のバラツキ低減することにつながる。具体的には、鋼管の寸法ばらつきが、外径: 1%以下又は0.2 mm以下、厚さ: 10%以下又は0.4 mm以下 に抑制されるように冷間加工を行うことが好ましい。被加工材が管であるので、冷間加工は引抜きにより行うことが簡便である。【００４０】
管端部の縮径加工前の鋼管の寸法ばらつきが大きいと、縮径加工後の縮径部にしわが発生したり、焼入れ及び焼戻しにより生じる寸法変化により、イニシエータの溶接時に溶接作業を行うことができないといった問題が発生する。【００４１】
(iv) 第2の熱処理
上記のように冷間加工した鋼管に、冷間加工により生じた冷間加工歪を除去するために、必要に応じて第2の熱処理を行う。第2の熱処理を行って冷間加工歪を除去することが、後に管端部に行う縮径加工における不具合を解消するためには望ましい。この応力除去 (SR, stress relief) を目的とする第2の熱処理は、例えば500℃以上、700℃以下程度での低温焼鈍を例示することができる。【００４２】
(v) 矯正
次に、鋼管に対して矯正を行って、鋼管の寸法又は形状を目標値とする。この矯正は、ローラ加工などの周知の慣用手段によって、必要に応じて行えばよい。【００４３】
(vi) 切断
このようにして製造された鋼管を所定の長さ (本実施形態では200 mm) に切断する。この切断も周知の慣用手段によって行えばよい。例えば、バンドソーやメタルソーなどが可能である。 【００４４】
(vii) 縮径加工
切断された鋼管に、その両端に縮径加工 (インフレータ加工) を行って、エアバッグインフレータ用ボトル部材とする。インフレータに連結されるイニシエータや蓋板等の連結部は、バースト作動時に応力が低減するように縮径加工されているので、それらに連結されるインフレータの管端部は、連結される相手部材 (イニシエータ、蓋板等) の連結部の形状に合わせて縮径加工を行う必要がある。この縮径加工も周知慣用の手段によって行えばよい。例えば、へら絞り、プレス加工などが可能である。【００４５】
従来は縮径加工前に鋼管に焼入れ及び焼戻しを行って、インフレータ加工前の鋼管全体に所定の引張強度を確保していた。しかし、そうすると、縮径加工後の縮径部の靱性が非縮径部に比べて著しく低下し、インフレータの耐バースト性、従って信頼性が著しく低下することが判明した。【００４６】
本発明にあっては、焼入れ及び焼戻しの前に、切断された鋼管の管端部の少なくとも一端に縮径加工度１５％以上の縮径加工を行うことにより、縮径部も非縮径部に匹敵する高い靭性を有するボトル部材を得ることができる。
【００４７】
縮径加工を焼入れ、焼戻し後に行う従来法では、縮径加工度が高くなると靱性低下が認められたが、本発明では従来法より高い加工度で縮径加工を行っても、靱性低下が認められない。その結果、縮径加工前の径が異なる鋼管に対して、縮径加工の加工度を変化させて、同じ口径の縮径部を形成することが可能となるので、イニシエータや蓋板などを多様なボトル部材に共通して使用することが可能となる。【００４８】
(viii) 焼入れ及び焼戻し
切断した鋼管の管端部に縮径加工を施した後、鋼管の非縮径部において700 MPa以上の引張強度を確保するため、加熱と急冷により焼入れを施し、次いで焼戻しを行う。【００４９】
この焼入れと焼戻しは、従来よりインフレータ用鋼管に行われてきたものであり、基本的には従来と同様に実施すればよい。好ましい熱処理条件は次の通りである。
焼入れのための加熱温度はAc1変態点以上とする。加熱温度がAc1変態点より低いと、必要な高強度や靱性を確保することができない。この加熱温度はオーステナイト域であるAc3変態点以上の温度とすることが好ましい。【００５０】
鋼管を高温かつ長時間加熱すると、表面に生成するスケールが多くなり、表面性状が低下して耐バースト性が低下することもある。したがって、焼入れのための加熱は、鋼管を所定の加熱温度に急速加熱した後、短時間保持 (例、10分間以下) することにより行うことが好ましい。この急速加熱は10℃／秒以上の昇温速度で行うこともできる。そのような急速加熱は、例えば、高周波誘導加熱や直接通電加熱により達成されるが、加熱手段は特に限定されるものではない。好ましい加熱手段は高周波誘導加熱である。【００５１】
特に、このような短時間加熱 (急速加熱と短時間保持) の場合、好ましい加熱温度は900℃以上、1000℃以下の範囲内であり、最も好ましくは900℃以上、960℃以下の範囲内である。加熱温度が900℃より低いと、短時間加熱中に完全にオーステナイト化することができず、所望の正常な組織が得られないことがある。加熱温度が1000℃を超えると、オーステナイト粒径が粗大化して、鋼の靱性が低下することがある。加熱時間がより長い場合には、加熱温度をより低くしてもよい。【００５２】
Ac1変態点以上の温度に加熱する際の加熱雰囲気は、表面スケールの発生を抑制する観点からなるべく酸素ポテンシャルの低い環境であることが望ましく、還元性雰囲気であればさらに好ましい。【００５３】
Ac1変態点以上、好ましくはAc3変態点以上の温度に加熱した後の鋼管の冷却は、所望の高強度を安定かつ確実に得るために、急冷 (具体的には850℃以下、500℃以上の温度域において平均で5℃／秒以上の冷却速度) とする。この冷却速度は好ましくは20℃／秒以上である。このような急冷は水焼入れ等により実現可能である。【００５４】
急冷により常温近傍まで冷却された鋼管を、所望の高強度と良好な耐バースト性を付与するためにAc1変態点以下の温度で焼戻しする。焼戻しの温度がAc1変態点を超えると、上記特性を安定かつ確実に得ることが困難になる。この焼戻しは450℃以上、650℃以下の温度域に20分間以上保持することにより行うことが好ましい。焼戻し温度は最終の必要強度に応じ調整することができる。【００５５】
こうして製造された、両端に縮径部を有するインフレータボトル部材から、前述したように、一端に蓋板、他端にイニシエータ等の部材を溶接により装着することにより、エアバッグインフレータが製造される。【００５６】
本発明に従って製造されたエアバッグインフレータ用ボトル部材は、縮径加工を行った後に焼入れ及び焼戻しが行われているため、縮径部が非縮径部と実質的に同等の靱性を有する。従って、このボトル部材から製作されたインフレータにおいても、縮径部の低温靱性が非縮径部と同様に良好となり、インフレータの耐バースト性及び信頼性が高まる。【００５７】
さらに、管端部の縮径加工時に、従来は縮径部の靱性を確保するために加工度を高くすることができなかったが、本発明では高い加工度で縮径加工を行うことが可能となり、非縮径部の径が異なるボトル部材に対して縮径部の寸法を共通化し、それによってイニシエータや蓋板等の部品を共用化することが容易となり、インフレータの製造コストを削減することができる。
【実施例】
【００５８】
表1に示す鋼組成を有するビレットを用い、通常のマンネスマン−マンドレルミル仕上げによる穿孔圧延によって、外径31.8 mmかつ肉厚2.7 mm、及び外径60.3 mmかつ肉厚3.0 mmの2つの異なるサイズの継目無鋼管 (それぞれ鋼管Ａ及び鋼管Ｂという) を製造し、素材鋼管として用いた。【００５９】
【表１】
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【００６０】
サイズの異なるこれらの素材鋼管Ａ及びＢに、事前の熱処理を行わずに、それぞれ表2に示す条件で冷間引抜きにより冷間加工を行い、冷間加工で生じた歪みを除去するための応力除去低温焼鈍(SRと略記) 及び矯正 (ローラ加工) を行った。矯正後の鋼管Ａ及びＢの寸法 (外径及び肉厚のばらつき)を測定した。測定結果を表2にあわせて示す。【００６１】
【表２】
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【００６２】
これらの鋼管Ａ、Ｂを所定の長さ (200 mm) にメタルソーにより切断してから、両管端に15%、30%、40%の3水準の縮径加工度でプレス加工により縮径加工を行って、20mm長の縮径部を有するインフレータボトル部材の形状に加工した。その後、表3に示す条件で焼入れ (Q) 及び焼戻し(T) を行って、インフレータボトル部材を製造した。得られたボトル部材の非縮径部 (原管部) の引張強度を測定した。測定結果を表3にあわせて示す。【００６３】
引張試験片の形状は図1に示す通りであり、その長手方向が管軸方向を向くように鋼管から採取された。図1に示す引張試験片の各部の寸法は次の通りであった:
鋼管A: A＝5 mm、B＝30 mm、C＝40 mm、D＝80 mm、E＝20 mm;
鋼管B: A＝8 mm、B＝30 mm、C＝40 mm、D＝110 mm、E＝30 mm。【００６４】
【表３】
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【００６５】
ボトル部材の縮径部の低温靱性を模擬的に調査するため、縮径加工度15%、30%、40%で長手方向に一様に縮径した鋼管を用いて、−40℃静圧バースト試験を行い、開口部の脆性破面面積率を観察した。その結果を表４に示す。表4のQT有りの欄は、縮径加工後に焼入れ (Q) と焼戻し (T) を施したものであり、表4のQT無しの欄は、縮径加工ままでQT無しの場合の結果である。【００６６】
別に、非縮径部 (原管部)の低温靭性を模擬するために、QT有りの鋼管について、原管（縮径加工のないもの）を用いて−40℃静圧バースト試験を行い、開口部の脆性破面面積率を観察した。試験結果を表5にまとめて示す。【００６７】
バースト試験は、図２に示すように、所定加工度で縮径された鋼管 (表4) 又は原管(表5) から採取された長さ350mmの鋼管試験片の両端に50 mm幅の拡管防止スリーブをかぶせて試験片の有効長さ（スリーブで拘束されない部分の鋼管長さ）を250ｍｍに調整し、管の一端に中実の閉鎖部材を溶接し、他端には高圧ホースが貫通する閉鎖部材を溶接して行った。この試験片を−40℃に冷却されたチャンバー内でエタノール中に浸漬し、高圧ホースからエタノールを管内に注入して内圧を高めて管を破裂させ、開口部の破面を観察した。【００６８】
表4、5においては、開口部の脆性破面面積率が5%未満のものを○印で示し、5%以上のものを×印で示した。靱性のばらつきを調査するため、各試験部位について、静圧バースト試験を３回実施し、３回の試験結果を表4、5に示す。【００６９】
【表４】
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【００７０】
【表５】
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【００７１】
別に、比較例として、表1に示す鋼組成を有する鋼管Ａ及びＢに、予め焼入れ(Q)及び焼戻し(T)を行い、次に表2に示す条件で冷間引抜きを行った後、応力除去のため低温焼鈍(SR)を行い、その後で切断と縮径加工を上記と同様に行う、従来法に従ってインフレータ用ボトル部材を製造した。得られたボトル部材の非縮径部 (原管部)の引張強度の測定結果を熱処理条件とあわせて表6に示す。【００７２】
【表６】
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【００７３】
表6に示した比較例について、上記と同様にボトル部材の縮径部を模擬する一様に縮径した鋼管及び非縮径部 (原管部)を模擬する原管を用いて、−40℃静圧バースト試験を行い、開口部の脆性破面面積率を観察した結果を表7 (縮径管) 及び表8 (原管) にまとめて示す。【００７４】
【表７】
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【００７５】
【表８】
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【００７６】
表4、5及び表7、8に示す結果から、本発明に従って管端の縮径加工後に焼入れ及び焼戻しを行うように工程順序を変更することにより、縮径部のバースト試験でも脆性破面が現れず、インフレータ用として好適な優れた低温靱性を非縮径部のみならず縮径部においても安定して有するインフレータ用ボトル部材が製造可能となることがわかる。一方、表3と表6との対比から、工程順序を変更しても引張強度は同レベルであって、焼入れにより700 MPa以上の高強度が達成されている。【００７７】
さらに、表1〜8に示す結果から理解されるように、本発明によれば、焼入れ及び焼戻し後に縮径加工を行う従来の方法では縮径部の低温靱性の低下を生じた、例えば40%という高い縮径加工度でも低温靭性の低下を心配することなく縮径加工を行うことができ、縮径部に非縮径部と同等の低温靱性を保持することができる。【００７８】
その結果、エアバッグインフレータ用ボトル部材を量産する場合に、異なる外径を有する多種の鋼管のそれぞれの管端部に、異なる縮径加工度で縮径加工を行って縮径部の外径を所定の値に揃えてから焼入れ及び焼戻しを行うという工程を採用することが可能となる。【００７９】
つまり、本発明によれば、(i) 縮径部が非縮径部と同等の良好な低温靱性を有し、(ii) 非縮径部の外径 (すなわち鋼管の外径) が異なっていても縮径部の外径は一定値に揃えられ、さらに(iii) 非縮径部の引張強度が700 MPa以上である、エアバッグインフレータ用ボトル部材を量産することができる。こうして量産される多数のエアバッグインフレータ用ボトル部材は、非縮径部の外径に関わらず管端の縮径部の径が一定であるため、管端に装着されるイニシエータや蓋板等の部品を共用化してその種類を削減することが可能となり、これによりエアバッグの製造コストを低減することができる。
【図１】
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【図２】
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