CN102481661A - 活塞杆的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种活塞杆的制造方法，其通过将杆主体与杆头部彼此的端面接合而制造活塞杆，包括：第1工序，从端面挖空杆主体的轴心部以及杆头部的轴心部，去除中心偏析析出的杂质；以及第2工序，利用摩擦加压焊接将杆主体与杆头部彼此的端面接合。

Description

活塞杆的制造方法
技术领域
本发明涉及一种活塞杆的制造方法。
背景技术
作为液压缸的活塞杆的制造方法，在JP2000-240609A中公开有如下方法，即，利用摩擦加压焊接将实心的杆主体与实心的杆头部接合而使它们成为一体的方法。
发明内容
一般而言，杆主体以及杆头部是通过对利用连续铸造制造的钢铁材料进行加工而制造的。在利用连续铸造制造的钢铁材料的中心部中，存在中心偏析析出的杂质。因此，如图4所示，在利用摩擦加压焊接将实心的杆主体51与实心的杆头部52接合时，存在于中心部的中心偏析53利用摩擦加压焊接时的塑性流动作为毛刺54被排出到外周。但是，杂质没有被彻底排出，在接合面上杂质作为薄膜残留。
在残留于接合面的杂质中，母材所包含的扩散性氢容易集聚，成为接合面的氢脆化的原因，因此可能会发生延迟破坏(delayed failure)、杆主体与杆头部以接合面为交界而发生分离破坏。
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于提供一种活塞杆的制造方法，该方法能够提高利用摩擦加压焊接接合的杆主体与杆头部之间的接合强度。
本发明的活塞杆的制造方法通过将杆主体与杆头部彼此的端面接合而制造活塞杆，其特征在于，包括：第1工序，从上述端面挖空上述杆主体的轴心部以及上述杆头部的轴心部，去除中心偏析析出的杂质；以及第2工序，利用摩擦加压焊接将上述杆主体与上述杆头部彼此的上述端面接合。
根据本发明，对于杆主体与杆头部而言，在去除存在于轴心部的杂质之后，通过利用摩擦加压焊接将彼此的端面接合而成为一体，因此能够制造在接合面上没有杂质的活塞杆。因而，能够提高杆主体与杆头部之间的接合强度。
附图说明
图1是表示活塞杆的制造工序之前的杆主体以及杆头部的俯视图，采用了局部剖视图进行表示。
图2是表示本发明的实施方式的活塞杆的制造方法的第1工序的俯视图，采用了局部剖视图进行表示。
图3是表示本发明的实施方式的活塞杆的制造方法的第2工序的俯视图，采用了局部剖视图进行表示。
图4是表示利用以往的制造方法制造而成的活塞杆的俯视图，采用了局部剖视图进行表示。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
本实施方式的活塞杆的制造方法通过利用摩擦加压焊接将杆主体2与杆头部3接合而制造活塞杆1。在本实施方式中，活塞杆1以进退自如的方式***到用作传动装置(未图示)的流体压缸的缸主体中。
杆主体2以及杆头部3是通过对利用连续铸造制造的实心的碳素钢进行加工而制造的。作为碳素钢例如使用含碳量为0.45％的钢。
参照图1，对杆主体2以及杆头部3进行说明。图1是表示活塞杆1的制造工序之前(摩擦加压焊接之前)的杆主体2以及杆头部3的俯视图。
杆主体2由用于连接在缸主体内滑动的活塞(未图示)的小径部2a、外径比小径部2a大的大径部2b构成。环状的活塞被嵌套于小径部2a的外周且被卡定于小径部2a与大径部2b之间的交界的台阶部2d，并且利用组装于小径部2a的外螺纹部2e的螺母而固定。在杆主体2的大径部2b上形成平面状的端面2c。
杆头部3由连接于负载的环状的耳环(clevis)3a、外径与杆主体2的大径部2b相同的胴部3b构成。在胴部3b上形成平面状的端面3c。
活塞杆1是通过利用摩擦加压焊接将杆主体2的大径部2b的端面2c与杆头部3的胴部3b的端面3c接合使它们成为一体而制造的。
杆主体2以及杆头部3是通过对利用连续铸造制造的实心的钢铁材料进行加工而制造的。由于钢水中的杂质与固体相比更倾向于残留于液体中，因此在连续铸造中，杂质容易在最后凝固的轴心部中聚集。因此，在利用连续铸造制造的钢铁材料的轴心部中，存在中心偏析析出的杂质。因而，在杆主体2的轴心部以及杆头部3的胴部3b的轴心部中，存在中心偏析析出的杂质10。在图1～图3中，利用虚线示意性地表示杂质10。
接着，参照图2以及图3，对活塞杆1的制造工序进行说明。
首先，如图2所示，在第1工序中，从端面2c将实心的杆主体2的轴心部挖空为圆柱状，去除中心偏析析出的杂质10。由此，在杆主体2中形成由环状部5围绕的、且在端面2c上具有开口部的孔部6。由于孔部6的成形去除了端面2c附近的杂质10，因此在端面2c上就不会存在杂质10。
对于孔部6的内径而言，以如下方式形成，即，使杆主体2的环状部5的截面面积比形成于台阶部2d的最小截面面积部2f的截面面积大。这是为了使环状部5的强度在活塞杆1中不为最弱。此外，孔部6的深度形成为能将接合时产生的毛刺12(参照图3)容纳于内部的长度。此外，对于孔部6的底部周缘6a而言，以使底部周缘6a成为曲面状的方式进行倒角加工。这是为了在拉伸压缩负荷作用于活塞杆1的情况下，使得在孔部6的底部周缘6a不产生应力集中。
在第1工序中，对杆头部3也同样地进行上述加工，即，从端面3c将实心的胴部3b的轴心部挖空为圆柱状，去除中心偏析析出的杂质10。由此，在杆头部3的胴部3b中形成由环状部7围绕的、且在端面3c上具有开口部的孔部8。由于孔部8的成形去除了端面3c附近的杂质10，因此在端面3c上就不会存在杂质10。
孔部8的内径以及深度形成为与杆主体2的孔部6的内径以及深度大致相等的尺寸。此外，对于孔部8的底部周缘8a而言，也与杆主体2的孔部6同样地倒角加工为曲面状。
利用切削加工进行对杆主体2的轴心部以及杆头部3的轴心部的挖空。另外，也可以利用切削加工之外的方法，例如利用锻造等塑性加工的方法进行对杆主体2的轴心部以及杆头部3的轴心部的挖空。
接着，在第2工序中，利用摩擦加压焊接将杆主体2与杆头部3彼此的端面2c、3c接合。以下具体地说明摩擦加压焊接的顺序。
(1)如图2所示，以杆主体2与杆头部3彼此的端面2c、3c相对的方式同轴地配置杆主体2与杆头部3。
(2)如图3所示，在使杆头部3绕轴中心旋转的状态下，使杆主体2朝向杆头部3移动且将杆主体2的端面2c按压于杆头部3的端面3c，从而在接合面11上产生摩擦热。由于摩擦热，接合面11附近的部分会软化。
(3)在利用按压进行的杆主体2的移动达到预定的规定位移时，停止杆头部3的旋转。
(4)以较大的载荷进一步向杆头部3侧按压杆主体2，使接合面11附近的高温部如图3所示那样塑性流动而作为毛刺12排出到外周侧以及内周侧。由于杆主体2的孔部6与杆头部3的孔部8，在活塞杆1的内部存在空心部13。由于存在该空心部13，接合面11附近的高温部通过塑性流动而作为毛刺12也被排出到内周侧。这样，接合面11附近的高温部作为毛刺12被排出到外周侧以及内周侧，因此假设即使在接合面11上存在有杂质，排出杂质的效果也会提高，接合面11也会变得纯净。另外，如图3所示，毛刺12的排出进行到杆主体2的毛刺12a与杆头部3的毛刺12b之间的交界点12c位于杆主体2的外周面的外侧以及杆头部3的外周面的外侧为止。
(5)最后，通过以规定时间保持上述(4)的按压状态，促进在接合面11上的杆主体2与杆头部3之间的相互扩散，从而完成两者的接合。通过上述操作利用摩擦加压焊接进行对杆主体2与杆头部3的接合。
此外，在完成接合之后切除活塞杆1的外周侧的毛刺12，而将杆主体2与杆头部3之间的外周加工为光滑地连续的状态。
在第1工序中，挖空杆主体2的轴心部以及杆头部3的轴心部，使得在杆主体2以及杆头部3彼此的端面2c、3c上不存在杂质10，因此能够获得在接合面11上不存在杂质的活塞杆1。
根据以上的实施方式，会发挥以下所示的作用效果。
对于杆主体2与杆头部3而言，在去除存在于轴心部的杂质10之后，通过利用摩擦加压焊接将杆主体2与杆头部3彼此的端面2c、3c接合而使杆主体2与杆头部3成为一体，因此能够制造在接合面11上没有杂质的活塞杆1。因而，不会产生在接合面11上的由氢脆性引起的晶界裂纹，从而能够防止发生延迟破坏，因此能够提高杆主体2与杆头部3之间的接合强度。
此外，在活塞杆1的内部存在空心部13，因此在摩擦加压焊接的过程中，接合面11附近的高温部作为毛刺12不仅被排出到外周侧，也被排出到内周侧。因而，与接合实心的杆的情况相比，能够获得更纯净的接合面11。
此外，杆主体2与杆头部3是利用摩擦加压焊接将环状的端面2c、3c接合的，因此与接合实心的杆主体与杆头部的情况相比，能够利用较小的能量进行接合。因而，即使使用与以往相同的摩擦加压焊接机，也可以接合直径比以往的实心的活塞杆直径大的活塞杆1，从而能够降低设备费用。
此外，在活塞杆1的内部存在空心部13，因此能够使活塞杆1轻量化。
本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的技术思想范围内可以实施各种变形、变更，且很明显的，上述变形、变更也都包含于本发明的技术范围内。
关于以上的说明，援引加入以2009年9月9日为申请日的日本国的特愿2009-207892的内容。
产业上的可利用性
本发明能够应用于用于制造以进退自如的方式***到用作传动装置的流体压缸的缸主体中的活塞杆的制造方法。

Claims (3)

1.一种活塞杆的制造方法，其通过将杆主体与杆头部彼此的端面接合而制造活塞杆，包括：
第1工序，从上述端面挖空上述杆主体的轴心部以及上述杆头部的轴心部，去除中心偏析析出的杂质；以及
第2工序，利用摩擦加压焊接将上述杆主体与上述杆头部彼此的上述端面接合。
2.根据权利要求1所述的活塞杆的制造方法，
上述杆主体以及上述杆头部是通过对利用连续铸造制造的实心的钢铁材料进行加工而获得的。
3.根据权利要求1所述的活塞杆的制造方法，
在上述第2工序中，上述杆主体与上述杆头部之间的接合面附近的高温部通过塑性流动而作为毛刺排出到外周侧以及内周侧，
上述毛刺的排出进行到上述杆主体的毛刺与上述杆头部的毛刺之间的交界点位于上述杆主体的外周面的外侧以及上述杆头部的外周面的外侧为止。
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