研究開発された技術紹介

マシニングセンタは自動車産業を中心に広く用いられているが、使用される皿ばねの強度の限界や腐食の問題が省力化・高速化・長寿命化の妨げとなっている。皿ばね材料として、従来のバネ鋼よりも高耐腐食性の高シリコンステンレス鋼を用い、圧延と鍛造の複合加工によってその結晶粒径を1μM以下の超微細粒化し、高強度・高靭性で長寿命の材料を創成し、マシニングセンタの高性能化とコンパクト化、更には長寿命化に寄与する

従来のばね鋼を凌ぐ高強度・高靭性を持つ皿ばねの製品化技術を実現
・結晶の微細化
→結晶の幅：0.3~0.8μm
→結晶粒径(均一組織);0.2~0.5μm
・皿ばねの静的特性目標値
→引張強度：｡
B=17,000MPa、引張耐力：｡
Y=16,500MPa
→伸び：>8%、シャルピー値：>40J/Cm2
→目標寿命：応力最大1,250MPa、最小850MPa条件において1,000万回、応力最大1,380MPa、小850MPa条件において400万回
(新技術)
<耐食性に優れた高ステンレス鋼>
・従来ばねを凌ぐ高強度・高靭性を持つ皿ばねの製品化技術を実現
(特徴)
・きわめて微細な結晶粒従来のばね鋼を凌ぐ高強度
・引張強さ、引張耐力、伸びに優れる
・長寿命

・皿ばね加工条件及びその条件下での加工の有効性を確認
-鍛造加工後の析出合金元素の固溶化処理における安定処理条件を、ソルトバス約1,000℃に固定
-皿ばね加工方法としては、鍛造時に金型を使用する型鍛造によるニアネットシェイプ加工で、切削加工量低減効果を確認
-荷重撓みにおける内径変化計測のための金型を用いて内径の変化量を計測した結果、0.01mm以下で目標精度内であることを確認
・高シリコンステンレス鋼の複合加工による結晶粒微細化・高強度・高寿命化に目途
-マシニングセンター用スピンドルユニットとして、開発した皿ばねの使用では従来同様の応力を得るために必要な枚数は2/3~1/2で済むことを確認
-皿ばねの寿命は応力最大1,250MPa、最小850MPaで(皿ばね従来組立長さ比2/3相当)230万回、同最大1,380MPa、最小850MPa(同1/2相当)で230万回となり、JIs推定寿命を大幅に超える長寿命であることを確認
-熱処理した時効試料の観察では、形状は長手方向に2~3に対し、短手方向はサブミクロン保持であり、圧延試料で見られる伸びた結晶粒が形成され、粒子の粗大化抑制を確認
-時効処理温度の上昇による延性の向上、破壊靭性改善を確認

高強度・高寿命の工作機械用皿ばねの素材として利用

・H25年度に事業化予定
・試作品あり(無償)

・強度向上：従来のばね鋼皿ばねに比べて1.5倍の引張強度を有する
・耐久性向上：従来のばね鋼皿ばねに比べ、繰り返し荷重に対しては50倍以上の耐久性を有する

H25年度の実用化・本格生産に向けて更に研究開発に磨きをかける
・工程途中の製品の不具合対策のため、設計変更等の抜本的な対策も含め、研究を継続中
・H25年度の実用化、本格生産を目指す
・海外の販路開拓を視野に入れる