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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:バネの熱処理について)

バネの熱処理について

2023/09/06 16:40

このQ&Aのポイント
  • バネの焼き入れについて質問です。オートバイのリアサスバネが硬すぎると感じたので、これをなんとかしたいと思い色々熱処理をしてみました。しかし、バネの表面を磨いている最中に内側に深さ数ミリの亀裂が見つかりました。焼き入れによって亀裂が走ることはあるのでしょうか?
  • 私はプロパンガス炉を使用して水焼き入れを行いました。熱処理を行った結果、バネのレートは目標に近づきましたが、亀裂の問題があります。現在は亀裂を溶接で埋めてから焼き入れ焼き戻しを行う予定です。何かアドバイスをいただけませんか?
  • 以下はバネの加熱とレートの記録です。加熱の温度と時間を変えた結果、バネのレートが変化しました。最後の測定では50kgの荷重をかけた後の自由長が208mmでした。
※ 以下は、質問の原文です

バネの熱処理について

2008/09/20 14:54

バネの焼き入れについて質問です。

オートバイのリアサスバネが硬すぎると感じたので、これをなんとかしたいと思い色々熱処理をしてみました。
そして最後にサンドブラストをしようとブラシで表面を磨いていると深さ数ミリ(1mm以上)の亀裂がバネ内側、巻き方向へ全体の50%に走っているのが見つかりました。
バネ鋼を焼き入れすると亀裂が走ることはあるのでしょうか?それともこのバネはバネ鋼ではないのでしょうか?
熱処理に使ったのはプロパンガス炉で、水焼き入れです。
現状で目標のバネレート1kg/mm前後近づいたので(通り越してますが)、とりあえず亀裂をアーク溶接で埋めてから焼き入れ焼き戻しをやり直して使おうと思っています。
以下は加えた熱とバネレートを記録しました結果です。
何かアドバイスを頂けるとありがたいです。
バネ 自由長219 外径60mm 線径8mm 巻き数11
8/30 バネレート計測 2.353kg/mm (自由長219mm 10kg-213mm,20-209,30-205.5,40-200,50-196,60-192,70-187.5,80-183,90-179)
9/12 加熱(還元雰囲気)(900度C保持1時間→850度C焼き入れ、550度C保持30分)
バネレート計測 1.86kg/mm (自由長222mm 10kg-214mm,20-208,30-203,40-197.5,50-192,60-187,70-182,80-176,90-171)
9/14 バネレート計測 1.792kg/mm(40km試乗後 自由長220 20kg-203mm,40-192,60-180,80-169,90-164)
9/15 加熱(酸化雰囲気)(750度C-790度C一時間保持)線径8mm→線径7.9mm
   バネレート計測 1.739kg/mm(20kg-205mm,40-194,60-183,以降変形により計測不能)
9/16 加熱(酸化雰囲気)(850度C~1050度C~900度C一時間二十分保持)線径7.9→7.8
バネレート計測 1.42kg/mm(自由長215mm 10kg-205mm,20-198,30-192.5,以降変形により計測不能)
9/17 加熱(酸化雰囲気)(850度C~1050度C~750度C三時間保持、850度C焼き入れ、650度C保持45分)線径7.8→7.5
   バネレート計測 0.8kg/mm(自由長218mm 10kg-196.5mm,20-188.5,30-182,40-174,50-164.5)
50kg荷重後の自由長208mm

質問者が選んだベストアンサー

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2008/09/20 20:33
回答No.2

バネ鋼に限らず焼きの入る鋼材は全部、焼入れで割れる可能性があります。
焼きいれ温度から急冷すると、一旦は温度低下によって収縮しますが、
200℃あたりで今度は膨張します。(このときに硬くなる)
しかしこのとき表面はすでに冷えているので割れます。
これを回避するために、いかに芯まで均一に加熱、冷却するかが
熱処理屋さんのノウハウです。

また、加熱温度が高すぎたり、保持時間が長すぎたり、すでに焼きの入った
品物を再焼入れしたりすると、結晶粒度が粗大化します。
肌理が粗くなって脆くなるわけですね。保持時間1時間はおそらく
長すぎます。鋼種がわからないので断定的なことはいえませんが、
焼きいれ温度に達してから(炉壁と同じ色に焼けてから)数分でよろしいかと。

あと、これは「ヤング率」で調べて勉強していただきたいのですが、
同じ鋼材をつかっている限り、熱処理で硬さを変えてもバネレートは変化しない
・・・はずです。理論上。ちょっと直感的な感覚に反する話なので
納得し難いかもしれませんが。
ご自分で熱処理した後、バネレートが下がっているのは、

一回目→ここで亀裂が入った。実質の太さが減ったためバネレートが
急減した

二、三回目→あまり変化ありませんね。理論通りです。

最後の二回→なましすぎて弾性限(バネとして復元できる限界)が低くなって
しまったのでへたってしまい、一見、バネレートが下がったように見える。
その証拠に、加重後、自由長が短くなっていますでしょう?

・・・といった状況かと思われます。バネレートを変えたい場合、
線の太さや巻き数、巻きの直径といった形状でコントロールするのが
正道で、熱処理は鋼材ごとに決まった適切な範囲からあまり変えないほうが
よろしいと思います。

とりあえずそのバネはもう捨てましょう。

お礼

2008/09/23 22:07

実は焼き割れしたバネと別に同じようなバネを焼き入れした事があったのですが、その時はまったく割れはありませんでした。
今回のこの問題のバネは伸び縮み時にバネのようなしなやかさが感じられず、ギクシャクした感じで
何か素材にも問題があったのではと感じています。
しかしながら熱処理によって得られた成果はバネとしては劣化だけだったので、バネを熱処理して特性を変える等という事はするべきでないとようやく理解できました。
ご教示頂きありがとうございました。

質問者

補足

2008/09/22 16:11

保持時間を長く取ったのは、酸化によって線径を細くする目的です。
スプリング専門業者のカタログを見たのですが、かなり近い径、自由長の物はあってもなかなかぴったりと合う物がありません。
そこで酸化により線径を細くできたらと思ったのです。

質問者

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その他の回答 (9件中 1~5件目)

2008/09/23 12:33
回答No.9

ご苦労様です。下手に熱処理にこだわらずに、バネの線径を0.5mm刻みで細くしたのをバネメーカーに製作して貰い、とり替えてテストするのが正解です。
それだけ熱処理する手間と労力が有れば、出来ると思います。
熱処理を研究して、ご自分で乗られるならば、何も申しあげませんが、他人が乗るなら、皆さんが仰る様に絶対に駄目です。私ならテストもしません。
(何回も焼き入れし直した日本刀で斬り合いをしたらすぐ負けてしまいますよ。)
またフロントサスのバネ常数と同調しないようにせねば、乗りにくくなりますよ。踊り出しますよ。
コーナリング中に折損したら・・とぞっとします。
確かに、サスは固めより柔らかい方がグリップは良いです。速く走れます。暴走族の様に固めるのは意味がありません。車高を低くするのもあまり意味が有りません。如何に、サスの具合でタイヤと設置地面が良く馴染むか・・ですね。

お礼

2008/09/23 22:11

バネはサイズが近い常備品を注文して、カラーの自作で対応しようと思います。
ありがとうございました。

質問者
2008/09/22 22:26
回答No.8

公道では使用しないということから、レース用のバイクと判断します。
オフロードかオンロードかわかりませんが、レースをやっているショップに相談するほうがいいのではないでしょうか?
足周りのセッティングはレースの基本でしょうから。

お礼

2008/09/23 22:10

ありがとうございました。

質問者
2008/09/22 16:59
回答No.7

バネに限らず、鋼に応力を掛ける時のルールは、
? 応力を集中させない様に表に、表面のキズや凸凹は無くする
  焼入れ前にキズ等があれば焼入れ後にキズは成長します。
  また、焼入れ焼き戻し後に、キズがあればサンドブラスト等で除去し
  バネが動作時に応力が集中してキズが成長しないようにする。
? 焼入れは硬くて脆い状態となるので、応力に対して亀裂が生じ易く
  なります。焼入れ後は、焼き戻しをして靭性をアップさせましょう。
? バネは伸縮を繰り返します。因って、疲労限度で応力を管理しないと
  亀裂や破損を起します。最大撓みの約半分で使用すると寿命が著しく
  延びます。<正確には、疲労限度を確認して、計算を…。>
等々があります。

お礼

2008/09/23 22:10

ありがとうございました。

質問者
2008/09/21 21:49
回答No.6

バイクに限らず、自動車用の足回り部品は重要保安部品です。
ばねは、旋回性能、ブレーキ性能に大きく影響します。従ってレース用の車両以外では、勝手に改造することは認められていません。
ですから、このような設問に関しては、回答をすること自体、不適切です。

ただ、質問者の安全を考えた時、一つだけ冶金的な面でアドバイスをさせて頂きます。

バイクのリヤばねは、冷間加工-低温焼鈍方式で製造された原線を、コイルに加工して更に熱処理した物が主流ですので、通常の焼入れ、焼き戻しにより機械的性質を確保する事は出来ません。

まして、溶接補修をすると結晶組織が変化し、更に介在物の分布方向が断面方向に走る物が出て破断し易くなります。
従って、このケースの場合、”絶対に”折損するので使用なさらないで下さい。

お礼

2008/09/23 22:09

バネがどういう方法で加工されているかなど考えずに熱を加えて、変形に悩まされました。
ご教示頂きありがとうございました。

質問者

補足

2008/09/22 16:13

ご忠告ありがとうございます。大変勉強になります。
公道では絶対に使用しません。ただスプリングを購入するにあたりバネレート値の参考にしようと思っています。

質問者
2008/09/21 21:24
回答No.5

先ずね、
> オートバイのリアサスバネが硬すぎると感じたので、
初期セット荷重(ビギニング)の荷重が高過ぎると感じたのか、
バネレート(荷重-たわみの関係)が大きいと感じたのか、
それによって対処方法が全く異なります。
熱処理で特性を変えるってのは、全くの間違いです。

> これをなんとかしたいと思い色々熱処理をしてみました。
バネの熱処理について充分な知識を持ち合わせている方なら止めませんが、
文面を読む限り、ド素人です。

一般にバイクのリアサス用スプリングの材質は、SWP材かSWR材です。
パテンティングを行いながら線引き加工し、ブリューイングします。

亀裂は、焼き割れでしょうから、
アーク溶接でビード肉盛りしても(どんな熱処理しても)論外です。
「下手な考え休むに似たり」
御自身が事故って怪我をするのは勝手ですが、
公道を走っていれば周囲を巻き込む恐れがありますので、止めて下さい。

恐らく、釣りのための、ネタだと思います。

書き込みついでに、
バネは更に、メッキする場合は水素脆性除去でベーキングしますし、
一般にショットピーニングも施しますので、組織の状態は複雑です。
新品をカットしてエッチングし、組織を観察してみて下さい。
材料がどんな履歴を受けたか、或る程度は判別出来るでしょう。
まぁ、やるならそれからですな。

お礼

2008/09/23 22:09

金属組織の状態が分からず、ノウハウも全くないど素人がオートバイのリヤサスを自分で熱処理して使う等と言う馬鹿げたことはするべきでないとようやく理解できました。
忠告とご教示を頂きありがとうございました。

質問者

補足

2008/09/22 16:12

硬すぎると感じたのは、初期荷重、バネレート両方です。
特にバネレートの硬さは異様で、感覚的には全たわみの数パーセントの間でしか伸び縮みしていない感じで
しかもその最大の縮みは路面のうねりなどで最大に荷重がかかった場合です。
そしてその時の反発力でリアもお尻も浮いて恐ろしい思いをします。
そのうねりとはどこの道路にでもあるものです。
平坦な場所でも細かい凹凸で常に反発して浮いているような感覚です。バネが強烈すぎるのでショックによる減衰などは殆ど効きません。
熱処理で特性を変える事が間違いである事は理解致しました。
とにかくどうせ使えないバネだから、なんとか出来ないかと試行錯誤した結果ですが
公道では決して使用しないと約束します。
「釣り」「ネタ」とはなんでしょうか?

質問者

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