(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変態誘起塑性型強度鋼製母管を用いて伸管・熱処理を繰返した後、残留オーステナイト析出のための処理を施して最終伸管加工を施し、製品寸法においての完全焼鈍を行なうことなく、継手部成形、曲げ加工を行なうことにより内圧および曲げ疲労強度を高めた高圧燃料噴射管。
【請求項２】
変態誘起塑性型強度鋼製母管を用いて伸管・熱処理を繰返し、最終伸管工程を経て製品寸法に仕上げた後に残留オーステナイト析出のための処理を施し、さらに継手部成形および曲げ加工を施して製作した管体の内表面層を塑性加工することによりマルテンサイト変態を誘起させ高強度とした高圧燃料噴射管。
【請求項３】
変態誘起塑性型強度鋼成分を有する鋼管において、内表面の疵取り加工および伸管加工を施し所望のサイズに仕上げた後、当該鋼管を９５０℃に加熱しオーステナイト単層とし、しかる後急冷し、３５０℃〜５００℃の間でオーステンパー処理を施し、冷却後、内表面の平滑化を施し、しかる後継手部成形、曲げ加工を行なうことにより内圧および曲げ疲労強度を高めた高圧燃料噴射管。
【請求項４】
変態誘起塑性型強度鋼成分を有する鋼管において、内表面の疵取り加工および伸管加工を施し所望のサイズに仕上げた後、当該鋼管を９５０℃に加熱しオーステナイト単層とし、しかる後急冷し、３５０℃〜５００℃の間でオーステンパー処理を施し、冷却後、内表面の平滑化を施し、しかる後継手部成形および曲げ加工を施し、さらに前記曲げ加工後に塑性加工することによりマルテンサイト変態を誘起させ高強度とした高圧燃料噴射管。
【請求項５】
塑性加工は、内圧をかけて内周表面のみ塑性変形（オートフレッテージ加工）させることを特徴とする請求項２または４記載の高圧燃料噴射管。
【請求項６】
内表面の平滑化の後、または継手部成形の後、あるいは曲げ加工の後に、内表面の清浄化処理を少なくとも１回施すことを特徴とする請求項３または４記載の高圧燃料噴射管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてディーゼルエンジン内燃機関の燃料供給路に使用する燃料噴射管（コモンレール用フィードパイプ、噴射管を含む）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のディーゼルエンジン用燃料噴射管としては、例えば図１に示すごとく、厚肉鋼管１１の端部に設けてなる外側周面を直線状シート面１３とする截頭円錐状の接続頭部１２、あるいは図２に示すごとく、厚肉鋼管２１の端部に設けてなる外側周面を円弧状シート面２３とする接続頭部２２が、それぞれ外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈加工によって成形されたものなどが知られている。
このようなディーゼルエンジン用燃料噴射管には、一般に引張り強さ３４０Ｎ／ｍｍ２級〜４１０Ｎ／ｍｍ２級の鋼管（ＪＩＳＧ３４５５のＳＴＳ３７０、４１０）が使用されてきたが、ディーゼルエンジンの排ガス規制による浄化技術の開発に伴い、燃料を高圧、微粒化噴射することによってエンジンシリンダー内の燃料をより完全に近づけ排ガスを清浄化する手法がとられるようになったことから、燃料噴射管には従来の１２００ｂａｒからそれ以上の高内圧が負荷されるようになり、高い内圧疲労強度が要求されるようになり、その対応策として、引張り強さ４９０Ｎ／ｍｍ２級〜６００Ｎ／ｍｍ２級の高抗張力鋼管が使用される傾向にある。
このような高抗張力鋼管は、一般に引抜き加工によって製造されるが、引抜き加工により製造される高抗張力鋼管は、インゴットから熱間で製管する際、およびその太径管から引抜き加工（伸管）にて必要寸法に加工する際に、内面に深さ１００μｍ程度の微細なしわ疵（欠陥）が発生することがある。このしわ疵は、管加工時に管の外側よりダイスにより縮径し内側よりプラグにて圧延するときに発生する、外側と内側との材料の流れの差に起因することが知られて居る。すなわち、このような現象は、張力と伸び（延性、加工性）がほぼ逆比例することにより起こる伸びの不足によるものであり、厚肉管においては顕著に発生する。また、プラグにより圧延される内側のしわも延性が少ないためにしわ疵となって残る。特に、管内面に深さ１００μｍ程度の微細なしわ疵が存在すると、管内に１２００ｂａｒ〜１６００ｂａｒの高内圧が繰返してかかったときに当該しわ疵部分に生じる応力集中により疲労破壊が起こり管破裂の可能性がある。
【０００３】
かかる対策として、従来は内圧疲労破壊の起点となる管内周面の前記しわ疵を特殊な切削技術により除去する方法がある。しかし、特殊切削により内圧疲労破壊の起点となる内周面の欠陥を除去し、内圧疲労強度を高めることはできるが、材料の強度上の限界から１６００ｂａｒ程度以上の圧力に耐えることができなかった。一方、振動疲労強度はほとんど上昇しないため、外表面が起点となって破壊が進行する振動疲労破壊に対しては効果がなかった。
【０００４】
一方、管内に圧力をかけ内表面に圧縮残留応力を発生させる方法（オートフレッテージ法）がある。しかし、この方法はその後の塑性変形により残留応力の分布が変化し、消失することがある。また、内表面に圧縮残留応力を発生させた場合、内表面は加工硬化するが、通常の材料の加工硬化程度では内面疲労強度が不足である。振動疲労は、主に管の外表面が起点となって進行するが、外表面の強度は一切向上しないため振動疲労特性は全く改善されなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、耐内圧疲労特性、耐振動疲労特性および耐キャビテンション性に優れ、かつ耐シート面疵付き性、曲げ形状安定性も優れ、さらに薄肉化、軽量化がはかられる高圧燃料噴射管を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高圧燃料噴射管は、後述する加工を伴わなくてもＪＩＳＧ３４５５のＳＴＳ３７０、４１０等よりは高抗張力の変態誘起塑性型強度鋼製母管を用いて伸管・熱処理を繰返した後、残留オーステナイト析出のための処理を施して最終伸管加工を施し、製品寸法においての完全焼鈍を行なうことなく、継手部形、曲げを行なうことにより抗張力をさらに高めて内圧および曲げ疲労強度を高めたものであり、また変態誘起塑性型強度鋼製母管を用いて伸管・熱処理を繰返し、最終伸管工程を経て製品寸法に仕上げた後に残留オーステナイト析出のための処理を施し、さらに継手部成形および曲げ加工を施して製作した管体の内表面層を塑性加工することによりマルテンサイト変態を誘起させて抗張力をさらに高めて高強度としたものである。
また、本発明に係る高圧燃料噴射管は、変態誘起塑性型強度鋼成分を有する鋼管において、内表面の疵取り加工および伸管加工を施し所望のサイズに仕上げた後、当該鋼管を９５０℃に加熱しオーステナイト単層とし、しかる後急冷し、３５０℃〜５００℃の間でオーステンパー処理を施し、冷却後、内表面の平滑化を施し、しかる後継手部成形、曲げ加工を行なうことにより内圧および曲げ疲労強度を高めたものであり、さらに前記曲げ加工後に塑性加工することによりマルテンサイト変態を誘起させ高強度としたものである。
なお、前記塑性加工は、内圧をかけて内周表面のみ塑性変形（オートフレッテージ加工）させる方法を用いることができる。また、内表面の平滑化の後、または継手部成形の後、あるいは曲げ加工の後に、内表面の清浄化処理を少なくとも１回施してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における変態誘起塑性型強度鋼は、近年、乗用車の足回りプレス成形部品の軽量化を目的として開発されたもので、残留オーステナイト（γR ）のひずみ誘起変態（ＴＲＩＰ）を利用してプレス成形性を著しく改善したフエライト（αf ）＋ベイナイト（αb ）＋γR 複合組織鋼［ＴＲＩＰ型Ｄｕａｌ−Ｐｈａｓｅ鋼、ＴＤＰ鋼］、およびベイニティックフェライト（αbf）＋γR 鋼［ＴＲＩＰ型ベイナイト鋼、ＴＢ鋼］である。
ここで変態誘起塑性とは、科学的に不安定な状態で存在するオーステナイト（γ）層が、力学的エネルギーの付加によりマルテンサイトへと変態する際に相伴う大きな伸びのことである。
すなわち、ＴＲＩＰ鋼とは、ある限定された組成の鋼において特定な熱処理を施すことにより、α層の粒界を中心に残留オーステナイトやベイナイト組織の混在した金属組織を得た鋼のことである。このような金属組織を有するＴＲＩＰ鋼の特徴としては、塑性変形能が高いこと、加工によりマルテンサイト組織となるため強度が高くかつ硬くなることなどがあげられる。
【０００８】
本発明に係る高圧燃料噴射管は、このような特性を有する変態誘起塑性型強度鋼製であるので、加工途中においては加工性が良く、内表面の平滑（疵のない）な管となっている。また伸管時のリダクションが大きくとれるので伸管回数を減らすことができ、さらに同じリダクションであれば小さな伸管機、小さなダイスで加工が可能である。
また、オーステナイト（γ）組織であったものが加工誘起マルテンサイトの析出により、硬さ、引張り強さ共に向上しているので、耐内圧疲労特性、耐キャビテンション性、シート面の耐疵付き性、曲げ形状安定性が優れている。
さらに、変態誘起塑性型強度鋼は、局部的に変形した部分のオーステナイトが硬質なマルテンサイトに変態し、その部分を強化するという特性（ＴＲＩＰ現象）を有するので、この変態誘起塑性型強度鋼製の高圧燃料噴射管の場合は、振動疲労や内圧疲労が進んでも、前記特性によりその疲労部分が強化されて管の破壊を阻止する抵抗力が生じるため、従来のＪＩＳＧ３４５５のＳＴＳ３７０、４１０に比し高寿命である。
なお本発明において、塑性加工手段に、内圧をかけて内周表面のみ塑性変形（オートフレッテージ加工）させる方法を用いることとしたのは、オートフレッテージによる残留応力が内圧疲労強度に対し有効であるからである。すなわち、オートフレッテージ加工によれば、内表面層は若干加工硬化するので、この点においても耐久性が向上し、また当鋼種を使用すると硬さが大きく高まり内圧疲労強度が増大する。
【０００９】
【実施例】
実施例１
表１に示す成分を有するＴＲＩＰ型ベイナイト鋼（ＴＢ鋼）製であって、寸法が外径３４ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、内径２５ｍｍのシームレス鋼管（母管）を用い、所定の伸管、焼鈍を繰返した後、９５０℃×２０分間のオーステナイト化後、３５０℃から４７５℃の範囲で３分間保持のオーステンパー処理を施し、しかる後、最終伸管加工を施して製品寸法が外径６ｍｍ、肉厚２ｍｍ、内径２ｍｍのＴＢ鋼製管を得、製品寸法においての焼鈍を行なわずに、継手部成形および曲げ加工を施して製品とした。
得られた製品は、最終伸管加工によって誘起されるマルテンサイト変態により耐内圧疲労特性、耐振動疲労特性共に良好であった。また、ＴＲＩＰ型ベイナイト鋼は変形能が高いため、曲げ形状安定性も良好であった。
【００１０】
実施例２
表１に示す成分を有するＴＲＩＰ型ベイナイト鋼（ＴＢ鋼）製であって、寸法が外径３４ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、内径２５ｍｍのシームレス鋼管（母管）を用い、所定の伸管、焼鈍を繰返した後、最終伸管加工を施して製品寸法が外径６ｍｍ、肉厚２ｍｍ、内径２ｍｍのＴＢ鋼製管を得、得られたＴＢ鋼製管を９５０℃×２０分間のオーステナイト化後、３５０℃から４７５℃の範囲で３分間保持のオーステンパー処理を施し、しかる後製品寸法での継手部成形、曲げ加工およびオートフレッテージ加工（内圧は内表面から肉厚の５０％までが塑性変形する圧力）を施した。
得られた製品は、継手部成形および曲げ加工によって誘起されるマルテンサイト変態により耐内圧疲労特性が優れ、かつ曲げ形状安定性も良好であった。
【００１１】
実施例３
表１に示す成分を有するＴＲＩＰ型ベイナイト鋼（ＴＢ鋼）製であって、寸法が外径１８ｍｍ、肉厚３．８ｍｍ、内径１０．４ｍｍのシームレス鋼管（母管）を用い、切削加工により内表面の疵取り加工を施し、所定の伸管、焼鈍を繰返した後、最終伸管加工を施して製品寸法が外径６ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、内径２．４ｍｍのＴＢ鋼製管を得、得られたＴＢ鋼製管を９５０℃×２０分間のオーステナイト化後、４００℃の温度で３分間保持のオーステンパー処理を施し、冷却後、外面防錆処理を施し、しかる後、製品寸法での継手部成形および曲げ加工を施して製品とした。
得られた製品は、継手部成形および曲げ加工によって誘起されるマルテンサイト変態により耐内圧疲労特性が優れ、かつ曲げ形状安定性も良好であった。
なお、製品寸法での継手部成形の後、または曲げ加工の後に内面の清浄化処理を施しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００１２】
実施例４
表１に示す成分を有するＴＲＩＰ型ベイナイト鋼（ＴＢ鋼）製であって、寸法が外径１８ｍｍ、肉厚３．８ｍｍ、内径１０．４ｍｍのシームレス鋼管（母管）を用い、切削加工により内表面の疵取り加工を施し、所定の伸管、焼鈍を繰返した後、最終伸管加工を施して製品寸法が外径６ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、内径２．４ｍｍのＴＢ鋼製管を得、得られたＴＢ鋼製管を９５０℃×２０分間のオーステナイト化後、４００℃の温度で３分間保持のオーステンパー処理を施し、冷却後、内面清浄化処理および外面防錆処理を施し、しかる後、製品寸法での継手部成形、曲げ加工およびオートフレッテージ加工（内圧は内表面から肉厚の５０％までが塑性変形する圧力）を施して製品とした。
得られた製品は、継手部成形および曲げ加工によって誘起されるマルテンサイト変態により耐内圧疲労特性が優れ、かつ曲げ形状安定性も良好であった。
【００１３】
なお比較のため、通常の高強度鋼（ＳＣＭ４３５）（Ｃ０．３３〜０．３８ｍａｓｓ％、Ｓｉ０．１５〜０．３５ｍａｓｓ％、Ｍｎ０．６０〜０．８５ｍａｓｓ％、Ｐ０．０３０ｍａｓｓ％以下、Ｓ０．０３０ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ０．９０〜１．２０ｍａｓｓ％、Ｍｏ０．１５〜０．３０ｍａｓｓ％）製のシームレス鋼管を用いて製造した伸管完成品は、加工硬化して頭部成形および曲げ加工が不可能であったし、また通常の熱処理（焼入れ・焼戻し）を実施したものは、曲げ加工が不可能であった。
【００１４】
【表１】
0004405101.tif 000002
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る高圧燃料噴射管は、塑性変形能が高く、かつ塑性加工によりマルテンサイト組織となるため強度、硬さ共に高い変態誘起塑性型強度鋼製であるため、管全体が高強度、高硬度であり、耐内圧疲労特性、耐振動疲労特性、耐キャビテンション性、シート面の耐疵付き性および曲げ形状安定性に優れ、かつ薄肉軽量化も可能である。
また、加工途中においては加工性が良く、内表面の平滑（疵のない）な管となっている。さらに、伸管時のリダクションが大きくとれるので伸管回数を減らすことができ、さらに同じリダクションであれば小さな伸管機、小さなダイスで加工が可能である等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする高圧燃料噴射管の一例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の対象とする高圧燃料噴射管の他の例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１１、２１  厚肉鋼管
１２、２２  接続頭部
１３、２３  シート面
【図１】
0004405101.tif 000003
【図２】
0004405101.tif 000004