コイルバネ・コイルスプリング製造(引っ張りバネ、圧縮ばね、ねじりバネ、板バネ)
「ばね」の葵スプリング。

お問い合わせ・ご相談・設計依頼はこちら

バネのことならお任せください!072-949-8801
試作・製作のご相談、お問い合わせはこちら
バネ材料(線材)

1.材質について

ばね用材質については用途に応じて様々な種類が存在します。
ここでは、弊社において一般的に使用する材質だけを抜粋しております。
ここに記載している材質以外については別途問い合わせをお願いします。

■代表的な冷間加工の線バネ材料

種類 記号 分類 備考
硬鋼線 SW-B
SW-C
ピアノ線 SWP-A
SWP-B
ステンレス鋼線 SUS304-WPB オーステナイト系
SUS316-WPA 耐食性、磁性の少なさが要求される場合
SUS631JI-WPC 析出硬化系 耐熱性が要求される場合
バネ用リン青銅 C5191W

■めっき線

種類 めっき 説明 メーカー
SWIC-F ニッケル 60c又は80cの硬鋼線
ピアノ線にニッケルめっきを施した材料
神鋼鋼線工業㈱
プレコー N ニッケル 80cの硬鋼線
ピアノ線にニッケルめっきを施した材料
日鉄住金SGワイヤー㈱
デルタ・ワイヤー 亜鉛めっき 60c又は80cの硬鋼線
ピアノ線A種に、亜鉛めっきを施した材料
ジェイワイテックス㈱

(注意…めっき線の中には、種類・線径によってすぐに調達できないものもあります。)

2.硬鋼線(SW-B、SW-C) ピアノ線(SWP-A、SWP-B)

■硬鋼線(SW-B、SW-C)

身近なベッドスプリングなどの家庭製品から、家電製品、OA製品のメカニカルシート、トーションスプリング、建築用途としてシャッタースプリング、自動車のシートなど様々な用途に使用されています。
最も汎用性のある材質が、SW-C(80c)となります。

■ピアノ線(SWP-A、SWP-B)

ピアノ線と称する物には、弁ばね用ピアノ線、ばね用ピアノ線、楽器用ピアノ線があります。
通常は、ばね用ピアノ線を単に、ピアノ線と呼んでいます。ピアノ線にはA種、B種、V種の3種類があります。
用途として、V種は繰り返し回数の大きいばね特に自動車、船舶、農機具などの各種弁ばねに使用されています。
A種、B種は、自動車のクラッチばね、ブレーキばねなどの重要部品や電気機器、電子部品、工作機械、建築機械などの部品ばね、計量器ばね等の高級ばねに使用されています。
硬鋼線と比べ、P、S、Cuなどの不純物、非金属介在物などの少ない母材を使用した、高級ばね用材料です。

【ピアノ線 SWP-A(A種)とSWP-B(B種)の違い】
A種は、許容最大応力もかなり高く、繰り返し荷重に対する疲れなどにも好ましい特性を持っている。
B種は、設計上どうしても高い引張強さ、耐ヘタリ性を要求されるバネには適当であるが、厳しい成形加工などで問題となる靭性面では、A種より若干劣る。

■硬鋼線とピアノ線の化学成分比較表

代表的なピアノ線と硬鋼線の化学成分は次のようになります。

(単位:%)

材質 Si Mn Cu
炭素 シリコン マンガン リン 硫黄
硬鋼線 SWRH82A 0.79〜0.86 0.15〜0.35 0.30〜0.60 0.030以下 0.030以下
ピアノ線 SWRS82A 0.80〜0.85 0.12〜0.32 0.30〜0.60 0.025以下 0.025以下 0.20以下

■硬鋼線とピアノ線の引張強さ比較表

(単位:N/㎟)

線径mm 硬鋼線 ピアノ線
SW-B SW-C SWP-A SWP-B
0.08 2450〜2790 2790〜3140 2890〜3190 3190〜3480
0.09 2400〜2750 2750〜3090 2840〜3140 3140〜3430
0.1 2350〜2700 2700〜3040 2790〜3090 3090〜3380
0.12 2300〜2650 2650〜2990 2750〜3040 3040〜3330
0.14 2260〜2600 2600〜2940 2700〜2990 2990〜3290
0.16 2210〜2550 2550〜2890 2650〜2940 2940〜3240
0.18 2210〜2500 2500〜2840 2600〜2890 2890〜3190
0.2 2210〜2500 2500〜2790 2600〜2840 2840〜3090
0.23 2160〜2450 2450〜2750 2550〜2790 2790〜3040
0.26 2110〜2400 2400〜2700 2500〜2750 2750〜2990
0.29 2060〜2350 2350〜2650 2450〜2700 2700〜2940
0.32 2010〜2300 2300〜2600 2400〜2650 2650〜2890
0.35 2010〜2300 2300〜2600 2400〜2650 2650〜2890
0.4 1960〜2260 2260〜2550 2350〜2600 2600〜2840
0.45 1910〜2210 2210〜2500 2300〜2550 2550〜2790
0.5 1910〜2210 2210〜2500 2300〜2550 2550〜2790
0.55 1860〜2160 2160〜2450 2260〜2500 2500〜2750
0.6 1810〜2110 2110〜2400 2210〜2450 2450〜2700
0.65 1810〜2110 2110〜2400 2210〜2450 2450〜2700
0.7 1770〜2060 2060〜2350 2160〜2400 2400〜2650
0.8 1770〜2010 2010〜2300 2110〜2350 2350〜2600
0.9 1770〜2010 2010〜2260 2110〜2300 2300〜2500
1.0 1720〜1960 1960〜2210 2060〜2260 2260〜2450
1.2 1670〜1910 1910〜2160 2010〜2210 2210〜2400
1.4 1620〜1860 1860〜2110 1960〜2160 2160〜2350
1.6 1570〜1810 1810〜2060 1910〜2110 2110〜2300
1.8 1520〜1770 1770〜2010 1860〜2060 2060〜2260
2.0 1470〜1720 1720〜1960 1810〜2010 2010〜2210
2.3 1420〜1670 1670〜1910 1770〜1960 1960〜2160
2.6 1420〜1670 1670〜1910 1770〜1960 1960〜2160
2.9 1370〜1620 1620〜1860 1720〜1910 1910〜2110
3.2 1370〜1570 1570〜1810 1670〜1860 1860〜2060
3.5 1370〜1570 1570〜1770 1670〜1810 1810〜1960
4.0 1370〜1570 1570〜1770 1670〜1810 1810〜1960
4.5 1320〜1520 1520〜1720 1620〜1770 1770〜1910
5.0 1320〜1520 1520〜1720 1620〜1770 1770〜1910
5.5 1270〜1470 1470〜1670 1570〜1710 1710〜1860
6.0 1230〜1420 1420〜1620 1520〜1670 1670〜1810
6.5 1230〜1420 1420〜1620 1520〜1670 1670〜1810
7.0 1180〜1370 1370〜1570 1470〜1620 1620〜1770
8.0 1180〜1370 1370〜1570 1470〜1620
9.0 1130〜1320 1320〜1520 1420〜1570
10.0 1130〜1320 1320〜1520 1420〜1570

■ばね加工後の表面処理

硬鋼線、ピアノ線で加工したスプリングには、サビ等を考慮した場合には、
防錆油塗布処理、めっき、塗装等の表面処理が必要になります。

3.ステンレス鋼線

■ばね用ステンレス鋼線

ばね用ステンレス鋼線には、SUS304、SUS316、SUS631というように、3ケタの数字がつきます。

300番台・・・Cr-Ni系のオーステナイト系のステンレス鋼

オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間加工するだけで硬化します。
コイリング成形後はテンパー処理(低温焼なまし)を行います。
冷間加工することで少なからず磁性が付きます。
SUS316のように冷間加工してもほとんど磁性が付かないステンレス鋼線もあります。
SUS304はオーステナイト系のばね用ステンレス鋼線の最も代表的なものです。

600番台・・・析出硬化系のステンレス鋼  

焼入れを行うことで硬化することのないオーステナイト系ステンレス鋼を改良してつくられました。
熱処理をすることで非常に高い硬度を得ることができます。
ただし、熱処理前は非磁性ですが熱処理後は強い磁性を示します。
SUS631が代表的な析出硬化系ステンレス鋼です。
SUS631は、バネ加工後の低温焼鈍処理においてSUS304より高温・長時間の処理が必要となる。

■用途

  • SUS304-WPB     一般的なステンレスバネ鋼線
  • SUS316-WPA     より耐食性が必要な場合に使用する
  • SUS631JI-WPC    より耐熱性が必要な場合に使用する

■不動態化処理(ステンレスの耐食性)

ばね用ステンレス鋼線は、耐食性を要求される用途に用いられることが多いが、全く腐食しないということではない。
ステンレス鋼の耐食性は、不動態化皮膜と呼ばれる表面の非常に薄く緻密なクロム含有の酸化膜によるものであるが、塩酸を初めとする塩素イオンを含む環境下では、この不動態皮膜が弱くて破れやすく、ステンレス鋼といえども錆びやすいので注意が必要である。
低温焼きなまし処理によるステンレス鋼線の酸化皮膜は、一般鋼線より薄いが高温側では厚くなり、ステンレス鋼本来の耐食性を劣化させる場合もあるので、耐食性を重視する場合は、低温やきなまし後の酸化皮膜を除去し、さらに「不動態化処理」をするのが望ましい。

■ばね用ステンレス鋼線の化学成分表

(単位:%)

材質 Si Mn Ni Cr Mo Al
炭素 シリコン マンガン リン 硫黄 ニッケル クロム モリブデン アルミ
SUS304 0.08
以下
1.00
以下
2.00
以下
0.045
以下
0.30
以下
8.00〜10.50 18.00〜20.00
SUS316 0.08
以下
1.00
以下
2.00
以下
0.045
以下
0.030
以下
10.00〜14.00 16.00〜18.00 2.00〜
3.00
SUS631J1 0.09
以下
1.00
以下
1.00
以下
0.40
以下
0.030
以下
7.00〜
8.50
16.00〜18.00 0.75〜
1.50

■ばね用ステンレス鋼線の引張強さ

(単位:N/㎟)

線径mm SUS316-WPA SUS304-WPB SUS631JI-WPC
0.08 1650〜1900 2150〜2400
0.09 1650〜1900 2150〜2400
0.1 1650〜1900 2150〜2400 1950〜2200
0.12 1650〜1900 2150〜2400 1950〜2200
0.14 1650〜1900 2150〜2400 1950〜2200
0.16 1650〜1900 2150〜2400 1950〜2200
0.18 1650〜1900 2150〜2400 1950〜2200
0.2 1650〜1900 2150〜2400 1950〜2200
0.23 1600〜1850 2050〜2300 1930〜2180
0.26 1600〜1850 2050〜2300 1930〜2180
0.29 1600〜1850 2050〜2300 1930〜2180
0.32 1600〜1850 2050〜2300 1930〜2180
0.35 1600〜1850 2050〜2300 1930〜2180
0.4 1600〜1850 2050〜2300 1930〜2180
0.45 1600〜1850 1950〜2200 1850〜2100
0.5 1600〜1850 1950〜2200 1850〜2100
0.55 1600〜1850 1950〜2200 1850〜2100
0.6 1600〜1850 1950〜2200 1850〜2100
0.65 1530〜1780 1850〜2100 1800〜2050
0.7 1530〜1780 1850〜2100 1800〜2050
0.8 1530〜1780 1850〜2100 1800〜2050
0.9 1530〜1780 1850〜2100 1800〜2050
1.0 1530〜1780 1850〜2100 1800〜2050
1.2 1450〜1700 1750〜2000 1700〜1950
1.4 1450〜1700 1750〜2000 1700〜1950
1.6 1400〜1650 1650〜1900 1600〜1850
1.8 1400〜1650 1650〜1900 1600〜1850
2.0 1400〜1650 1650〜1900 1600〜1850
2.3 1320〜1570 1550〜1800 1500〜1750
2.6 1320〜1570 1550〜1800 1500〜1750
2.9 1230〜1480 1450〜1700 1400〜1650
3.2 1230〜1480 1450〜1700 1400〜1650
3.5 1230〜1480 1450〜1700 1400〜1650
4.0 1230〜1480 1450〜1700 1400〜1650
4.5 1100〜1350 1350〜1600 1300〜1550
5.0 1100〜1350 1350〜1600 1300〜1550
5.5 1100〜1350 1350〜1600 1300〜1550
6.0 1100〜1350 1350〜1600 1300〜1550
6.5 1000〜1250 1270〜1520
7.0 1000〜1250 1270〜1520
8.0 1000〜1250 1270〜1520
9.0 1130〜1380
10.0 980〜1230
12.0 880〜1130

4.ばね用高強度ステンレス鋼線 クライオーS

  • 材料メーカー:鈴木住電ステンレス株式会社
  • 品名:CRYO-S(クライオーS)
  • 線径:Φ0.8~4.2㎜

ばね用ステンレス鋼線の代表である、SUS304-WPBよりも、さらに高い引張強さ、優れた靭性を持った材料で、特にΦ2.0ⅿⅿ以上では、圧倒的な高強度の材料です。
葵スプリングでもネジリバネ、トーションスプリングでクライオーSの実績がございます。

詳しくは、メーカーカタログ(PDF)をお読みください。

5.リン青銅 C5191W-H

リン青銅は、Cu(銅)とSn(スズ)の合金である青銅をベースに、脱酸剤としてP(りん)を少量添加して、合金中のガス(酸素)成分を低減するという近代的発明を加えて改善された材料である。
すずの量と冷間加工により強度を高めることができる加工強化型の銅合金で、
導電性と強度のバランス、加工性、めっき性、耐食性にも優れることから
電子・電気機器、自動車、情報通信機器などの、ばね用材料として幅広く用いられる、ばね用銅合金材料の代表的存在である。

6.めっき線

硬鋼線やピアノ線を使用してバネ成形加工・ワイヤーフォーミング加工を行い、後工程で、めっきを行う場合がある。
そのバネ製品やワイヤーフォーミング製品の形状が、複雑で絡みやすい場合には、バレルめっきでは、絡みにより製品全体に、めっきムラができて、不良品になるケースや、たこめっきで、コストが非常に高くなるケースがある。
このような場合には、バネの線材にめっき処理を施した材料を使用する場合があり、葵スプリングでも多数の実績がある。

【メリット】

  • ・後めっき工程がなくなるため、バネ成形の工程数(リードタイム)が短くなる。
  • ・複雑な形状の製品の場合、めっき品質(ムラなど)は安定する。

【デメリット】

  • ・鋼線の種類とめっきの種類によっては、めっき線材料の流通性がない場合がある。
  • ・カット面はむき出しになるため、めっきが付いていない状態になる。

葵スプリングにて、取り扱い実績がある流通性のあるめっき線

種類 説明 メーカー
SWIC-F 60c又は80cの硬鋼線、ピアノ線にニッケルめっきを施した後、
特殊な伸線加工を行い、表面をニッケル特有の光沢に仕上げた材料。
耐食性、半田付け性に優れている。
次の工程で半田付けをする場合は
テンパー温度は低温(250度以下)が望ましい。

  • SWIC-F(SWP-B)
  • SWIC-F(SWP-A)
  • SWIC-F(80C) ・・・ 流通性あり
  • SWIC-F(60C)

神鋼鋼線工業㈱
プレコー N 80cの硬鋼線、ピアノ線にニッケルめっきを施した後、
伸線加工を行い表面を滑らかに仕上げた材料。
耐食性に優れている。

  • SWP-ND-B
  • SWP-ND-A
  • SW-ND-C

日鉄住金SGワイヤー㈱
デルタ・ワイヤー 60c又は80cの硬鋼線、ピアノ線A種に、亜鉛めっきを施した材料
優れた防錆力と加工性を有している。

ジェイワイテックス㈱

日鉄住金SGワイヤ株式会社のめっき線カタログ(PDF)

7.縦および横弾性係数

(単位:N/㎟)

材質 横弾性係数 G 縦弾性係数 E
(圧縮コイルバネ、引張バネ) (ネジリバネ)
ばね鋼 78,500 206,000
硬鋼線 78,500 206,000
ピアノ線 78,500 206,000
オイルテンパー線 78,500 206,000
ステンレス線 68,500 186,000
黄銅線 39,000 98,000
洋白線 39,000 108,000
りん青銅線 42,000 98,000

8.テンパー温度

バネ成形後、コイリングやバネ加工後による有害な残留応力を除去し、耐疲労性、耐へたり性を改善するためにテンパー処理(低温焼鈍)を行います。
一般的に推奨されているテンパー温度は、下記の表の通りになります。

■冷間成形線バネの材料別テンパー条件

(A)耐疲労用:特に疲労強度を要求されるばね用

材料 温度 備考
SWP
SW
ピアノ線
硬鋼線
A 300〜350 動的高応力ばね
B 200〜250 初張力を必要とする引張ばね
静的高応力ばね
SUS304 ステンレス鋼線 350~400 動的高応力ばね
SUS631 J1 析出硬化型ステンレス鋼 470±10 析出硬化処理
SWOCV-V 弁バネ用クロムバナジウム
鋼オイルテンパー線
300~400
SWOSM シリコンマンガン鋼
オイルテンパー線
SWOSC-V 弁バネ用シリコンクロム鋼
オイルテンパー線
400~450
PBW
NSW
りん青銅線
洋白線
200~250
300~350
黄銅線は、りん青銅と同じでよい。
Be-CuW ベリリウム銅線 315 時効硬化処理

(B)一般用:振幅の少ないばね、又は静的に使用するばね用

材料 温度 備考
SWP
SW
ピアノ線
硬鋼線
200~350 一般コイルばね
静的高応力ばね
SUS304 ステンレス鋼線 250~400 一般用
SWOCV-V 弁バネ用クロムバナジウム
鋼オイルテンパー線
230~400
SWOSM シリコンマンガン鋼
オイルテンパー線
SWOSC-V 弁バネ用シリコンクロム鋼
オイルテンパー線
300~450
PBW
NSW
りん青銅線
洋白線
150~200
200~250
黄銅線は、りん青銅と同じでよい。

9.材質毎の使用限界温度(静荷重条件における場合に限る)

■静荷重における、ばね材料の使用限界温度

分類 鋼種 記号 使用限界温度(℃)
高炭素鋼 硬鋼線 SW-A、B、C 110
ピアノ線 SWP-A、B、C 140
オイルテンパー線 SWO-A、B 160
弁ばね用オイルテンパー線 SWO-V 160
合金鋼 弁ばね用クロムバナジウム鋼線 SWOCV-V 230
弁ばね用クロムシリコン鋼線 SWOSC-V 250
ステンレス鋼 ばね用ステンレス鋼線 SUS304-WPB 290
析出硬化系ステンレス ばね用ステンレス鋼線 SUS631JI 340

10.線材の製造工程図

製造工程図
お問い合わせ・ご相談フォーム バネ設計依頼フォーム
このページの先頭へ