(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
規定の機械的性質を有するボルトを製造するにあたり、
ボルト軸部の外径よりも所定寸法大きい外径の析出硬化型ステンレス鋼製の丸棒の一端側に、頭部粗形状部分を熱間鍛造によって成形する工程と、
該整形後の丸棒に対して固溶化熱処理及び析出硬化熱処理を行って規定の機械的性質に調質する工程と、
該調質後の丸棒の全表面を切削加工することにより、酸化膜を除去しかつボルト頭部を所定の外形状に仕上げ、ボルト軸部を所定の外径に成形するとともにねじ下部分を形成する工程と、
上記ねじ下部分にねじを転造又は切削する工程と、
を備えたことを特徴とするステンレス鋼ボルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はステンレス鋼ボルトの製造方法に関し、特に製品不良がほとんど発生せず、しかも低コストで製造できるようにした方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造用のボルト、ナット及び座金にはステンレス鋼製のものが用いられることが多い。かかるボルト等に用いるステンレス鋼にはオーステナイト系、オーステナイト・フェライト系、フェライト系、マルテンサイト系及び析出硬化系が知られているが、析出硬化系のステンレス鋼のボルト等が特に機械的性質に優れている。
【０００３】
従来、析出硬化系のステンレス鋼ボルトを製造する場合、析出硬化系ステンレス鋼線材（ＪＩＳ  Ｇ４３０３）を所定の長さに切断し、これをボルト粗形状に熱間鍛造し、焼きなましを行い、ショットブラストで表面酸化膜を除去し、その後にねじ下切削を行うか、又は析出硬化系ステンレス鋼線材を所定長さに切断して冷間鍛造した後、ねじを転造し、固溶化熱処理及び析出硬化熱処理を施して規定の機械的性質に調質し、最後に熱処理によって生成される表面酸化膜を酸洗及び電解研磨によって除去し、表面を不動態化して製品ボルトを得る方法が採用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の製造方法では酸洗及び電解研磨にコストがかかり、特に酸化膜の生成を抑制すべく、固溶化熱処理及び析出硬化熱処理を真空中で行う必要があり、これがコスト高の大きな原因となっていた。
【０００５】
また、酸洗及び電解研磨では表面の酸化膜を完全に除去することが難しく、不動態化が不完全となって塩水噴霧試験で不合格になり、製品不良が発生することがしばしばあった。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑み、製品不良がほとんど発生せず、しかも安価に製造できるようにしたステンレス鋼ボルトの製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係るステンレス鋼ボルトの製造方法は、規定の機械的性質を有するボルトを製造するにあたり、ボルト軸部の外径よりも所定寸法大きい外径の析出硬化型ステンレス鋼製の丸棒の一端側に、頭部粗形状部分を熱間鍛造によって成形する工程と、該整形後の丸棒に対して固溶化熱処理及び析出硬化熱処理を行って規定の機械的性質に調質する工程と、該調質後の丸棒の全表面を切削加工することにより、酸化膜を除去しかつボルト頭部を所定の外形状に仕上げ、ボルト軸部を所定の外径に成形するとともにねじ下部分を形成する工程と、上記ねじ下部分にねじを転造又は切削する工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
熱処理した析出硬化型ステンレス鋼を鍛造加工する方法は、材料が硬く、鍛造割れが発生し、あるいは鍛造荷重が過大になる等の理由により、到底採用できない。そこで、従来の製造方法では析出硬化熱処理前の比較的軟らかい段階でボルト頭部の鍛造仕上げ及びねじの転造加工を行い、その後に熱処理を行って硬度を高める方法を採用せざるを得なかったものと考えられる。
【０００９】
本発明の特徴の１つはボルト製造についての従来の常識を全面的に変更し、ボルト頭部の鍛造仕上げを止め、ボルト頭部の粗形状を鍛造加工し、熱処理後に切削加工によってボルト頭部の形状に仕上げ、ボルト軸部を規定の外径に形成し、ねじを転造又は切削するようにした点にある。これにより、表面の酸化膜を完全に除去でき、コスト高となる酸洗及び電解研磨を不要にでき、又大気中で熱処理を行うことができるので、高価な真空設備等を不要にできる。
【００１０】
素材丸棒の外径はボルト軸部の外径に削り代を加えた寸法であることが必要である。丸棒の素材には析出硬化型ステンレス鋼、具体的にはＪＩＳ  Ｇ４３０３を用いる。このＪＩＳ  Ｇ４３０３にはＳＵＳ６３０及びＳＵＳ６３１が含まれる。ＳＵＳ６３０は、Ｃ：０．００７％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：３．０〜５．０％、Ｃｒ：１５〜１７．５％、Ｃｕ：３．０〜５．０％、Ｎｂ：０．１５〜０．４５％の組成を有する。他方、ＳＵＳ６３１は、Ｃ：０．００９％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：６．５０〜７．５５％、Ｃｒ：１６〜１８％、Ａｌ：０．７５〜１．５０％の組成を有する。
【００１１】
また、ＳＵＳ６３０の固溶化熱処理は１０２０〜１０６０℃で保持した後、急冷することにより行う。析出硬化熱処理は▲１▼４７０〜４９０℃で保持した後、空冷する、▲２▼５４０〜５６０℃で保持した後、空冷する、▲３▼５７０〜５９０℃で保持した後、空冷する、▲４▼６１０〜６３０℃で保持した後、空冷する、のいずれかに方法で行う。
【００１２】
ＳＵＳ６３１の固溶化熱処理は１０００〜１１００℃で保持した後、急冷することにより行う。析出硬化熱処理は▲１▼７６０±１５℃に９０分保持し、１時間以内に１５℃以下に冷却して３０分保持するか、５６５±１０℃に９０分間保持して空冷する、▲２▼９５５±１０℃に１０分保持し、室温まで空冷するか、固溶化熱処理後、２４時間以内に−７３±６℃に８時間保持するか、▲２▼５１０±１０℃に６０分間保持して空冷する、のいずれかの方法で行う。
【００１３】
ボルト頭部と軸部とは直接連続した形態でもよく、ボルト頭部と軸部との間に首下部を設けた形態でもよい。首下部は頭部粗形状部分から頭部を切削する際に形成することができる。
【００１４】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、析出硬化型ステンレス鋼製の丸棒に対してボルト頭部の粗形状を鍛造した後、熱処理して規定の機械的性質を付与した後、切削加工によってボルト頭部及び首下部を所定の外形状に仕上げるとともに、ボルト軸部を所定の外径に形成し、ボルト軸部にねじを転造又は切削するようにしたので、酸化膜を完全に除去でき、製品不良の発生を大幅に削減できる。また、高価な真空処理設備及び高価な酸洗や電解研磨の工程を不要にでき、製造コストを大幅に低減できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るステンレス鋼ボルトの製造方法の好ましい実施形態を模式的に示す。本例の方法でステンレス鋼ボルトを製造する場合、図１の(a) に示されるように、製品のボルト軸部の外径より削り代だけ大きい外径を有する析出硬化型ステンレス鋼丸棒１０を材料として用い、該丸棒１０を所定寸法に切断して図１の(b) に示される丸棒２０を得る。
【００１６】
次に、丸棒２０を所定温度に加熱して鍛造機にセットし、図１の(c) に示されるように丸棒２０の端部にボルト頭部の粗形状を熱間鍛造にて加工した後、図１の(d) に示されるように固溶化熱処理を行って固溶体化を行い、析出硬化熱処理を行って規定の機械的性質に調質する。固溶化熱処理及び析出硬化熱処理はＪＩＳ規格に沿って行うことができる。
【００１７】
熱処理が済むと、図１の(e) に示されるように、丸棒２０をＮＣ旋盤（図示せず）にチャッキングし、切削バイトを用い、丸棒２０の外表面の全体を切削加工し、ボルト頭部３１及び首下部３４を所定の外形状に仕上げるとともに、ボルト軸部３２は規定の外径に形成し、さらにねじ下部分３０はねじ径に対応する寸法に切削する。これにより、表面の酸化膜は全て取り除くことができる。
【００１８】
最後に、ねじ下部分３０に対してねじ３３を転造すると、図１の(f) に示される製品のボルトを得ることができる。なお、転造に代え、切削によってねじ３３を形成することもできる。
【００１９】
例えば、材料径２０．３ｍｍのＳＵＳ６３０の丸棒１０を材料として用い、長さ１２６ｍｍに切り出して丸棒２０を製作した。この丸棒２０を１１００〜１３００℃の温度に加熱し、丸棒２０の一端側に外径３８ｍｍ、厚み１８ｍｍのボルト頭部粗形状を熱間鍛造で成形した。
【００２０】
次に、１０２０〜１０６０℃の温度で５０〜７０分間保持し、水冷して固溶化熱処理を行い、６１０〜６３０℃の温度で４〜５時間保持した後、空冷して析出硬化処理を行い、硬度をＨＲＣ３２に調質した。
【００２１】
その後、表面全体に対して切削加工を行い、頭部粗形状部分３１を二面幅３１．６ｍｍ、高さ１３ｍｍの六角形状に、又頭部３１に続く首下部３４を高さ１ｍｍの規定の形状に各々仕上げ、又首下部３４に続くボルト軸部３２を外径２０ｍｍに形成し、さらにボルト軸部３２に続く３５ｍｍの部分にねじ下部分３０を形成した後、ねじ下部分３０にねじ３３を転造し、呼び径Ｍ２０、首下１００ｍｍの六角ボルトを製造した。これに塩水噴霧試験を行ったところ、２４時間経過しても錆は発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るステンレス鋼ボルトの製造方法の好ましい実施形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０      丸棒
２０      丸棒
３０      ねじ下部分
３１      頭部粗形状部分
３２      ボルト軸部
３３      ねじ
３４      首下部
【図１】
0004448208.tif 000002