JP2000263179A - Die forging method and die forging apparatus - Google Patents
Die forging method and die forging apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、型鍛造方法及び型
鍛造装置に関する。特には、張り出し部と凹部とを有す
る成形品を精度よく高品位に鍛造できる型鍛造方法及び
型鍛造装置に関する。The present invention relates to a die forging method and a die forging apparatus. In particular, the present invention relates to a die forging method and a die forging apparatus capable of accurately and accurately forging a molded product having an overhang portion and a concave portion.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、図6に示すような黄銅製のハ
ンドシャワー支持金具6が広く使用されている。このハ
ンドシャワー支持金具6は、ハンドシャワーを差し込む
ための深い凹部1とこれよりも大径で浅い凹部2が設け
られた円筒状であって、一方の端に張り出し部(つば)
3を有している。また、他方の端には小さな突起4が設
けられている。このように複雑な形状をした製品を製造
するには、鋳造によるのが一般的である。しかし、この
種の住宅用の部品は、外観の美麗さ(ピカピカであるこ
と)が重要であるが、鋳造品では表面を研磨する工程で
の作業量が膨大となり、そのために製造コストが上昇し
てしまう。2. Description of the Related Art Conventionally, a brass hand shower support 6 as shown in FIG. 6 has been widely used. The hand shower support 6 has a cylindrical shape provided with a deep concave portion 1 for inserting a hand shower and a shallow concave portion 2 having a larger diameter than the concave portion.
Three. A small projection 4 is provided at the other end. In order to manufacture a product having such a complicated shape, casting is generally used. However, for this type of housing parts, the appearance is beautiful (they must be shiny), but for cast products, the amount of work involved in the process of polishing the surface becomes enormous, which increases the manufacturing cost. Would.
【0003】このような問題を解決すべく、日本国特許
公開公報(特開)平7−236937号には、高精度な
鍛造を可能として製品の品質の向上を図った鍛造方法が
掲載されている。この鍛造方法によれば、上金型及び下
金型によって成形されるキャビティ内に鍛造素材を収容
し、上金型を下降して下金型に密着させるときに上金型
の上ポンチによってキャビティ内の鍛造素材を1次鍛圧
して少なくとも傘歯車の歯底部分まで流動変形させ、そ
の後、上金型及び下金型を密着状態で下降することで下
ポンチによって鍛造素材を2次鍛圧して傘歯車の歯先部
分まで流動変形させて傘歯車を鍛造する。In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-236937 discloses a forging method which enables high-precision forging to improve product quality. I have. According to this forging method, the forging material is accommodated in the cavity formed by the upper mold and the lower mold, and when the upper mold is lowered and brought into close contact with the lower mold, the cavity is formed by the upper punch of the upper mold. The forging material in the inside is subjected to primary forging to fluidly deform at least to the root of the bevel gear, and then the forging material is subjected to secondary forging by the lower punch by lowering the upper mold and the lower mold in close contact. The bevel gear is forged by flowing deformation to the tip of the bevel gear.
【0004】一方、日本国特許公告公報(特公)平7−
16751号には、張り出し部と凹部を有する製品の鍛
造方法及び鍛造装置が掲載されている。この鍛造装置に
おいては、下型として、固定盤と、ダイスと、ダイスピ
ンを設け、上型として、可動盤と、ベースと、ホルダー
と、パンチ本体と、パンチ本体を弾性付勢するスプリン
グと、可動ピンを設けている。上記製品の張り出し部は
成形加工や機械加工によって成形され、その後、凹部が
鍛造によって成形される。この鍛造装置には、ダイスピ
ンに加圧力(又は保持力)を付加するダイス後退機構が
設けられていて、パンチ本体を下降して成形品素材を型
締めしつつ可動ピンを下降駆動する際に、可動ピンの押
し込み体積と等しい体積分だけダイスピンを下降させる
ことにより凹部を鍛造成形する。これにより、成形孔径
の20倍以上の深さの凹部を鍛造成形できると記載され
ている。ダイス後退機構の例としては、ダイスピンを支
持するホルダーの受圧部に油圧を作用させるように構成
したものや、可動盤の下降速度を減速してダイスピンに
伝達するラック・ピニオン式の連動機構を有するものが
記載されている。On the other hand, Japanese Patent Publication (JP-B) No. 7-
No. 16751 discloses a forging method and a forging device for a product having an overhang portion and a concave portion. In this forging device, a fixed plate, a die, and a die spin are provided as a lower die, and a movable plate, a base, a holder, a punch body, a spring for elastically biasing the punch body, and a movable plate as an upper die. Pins are provided. The overhang of the product is formed by molding or machining, and then the recess is formed by forging. This forging device is provided with a die retreat mechanism for applying a pressing force (or holding force) to the die spin, and when the movable pin is driven downward while the punch body is lowered to clamp the molded material, The concave portion is forged by lowering the die spin by a volume equal to the pushing volume of the movable pin. It is described that a recess having a depth of at least 20 times the forming hole diameter can be forged by this. Examples of the die retreat mechanism include a mechanism configured to apply hydraulic pressure to the pressure receiving portion of the holder supporting the die spin, and a rack-pinion type interlock mechanism that reduces the moving speed of the movable platen and transmits it to the die spin. Things are listed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−236937号に掲載されている鍛造方法によれ
ば、製品の張り出し部を鍛造することはできても、凹部
を成形することはできない。一方、特公平7−1675
1号に掲載されている鍛造方法によれば、製品の張り出
し部を成形加工や機械加工で成形しなければならないの
で、材料の歩留まりや生産性を高めることが困難であ
る。However, according to the forging method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-236937, it is possible to forge a protruding portion of a product but not to form a concave portion. On the other hand, Tokiko 7-1675
According to the forging method described in No. 1, it is difficult to increase the yield and productivity of the material because the overhang of the product must be formed by molding or machining.
【0006】そこで、製品の張り出し部と凹部を同時に
鍛造しようとすると、張り出し部を成形する成形性が悪
くなり、鍛造欠陥が生じ易くなるという問題がある。特
に、張り出し部を成形するために、凹部を成形するのと
は逆方向に材料を充填させる必要のある壁状部がある場
合には、その壁状部を成形する成形性が悪くなり、鍛造
欠陥が生じ易い。その理由については次のように考えら
れる。Therefore, if the overhanging portion and the concave portion of the product are to be forged at the same time, there is a problem that the formability of forming the overhanging portion is deteriorated and a forging defect is easily generated. In particular, in the case where there is a wall-shaped portion that needs to be filled with a material in a direction opposite to the direction in which the concave portion is formed in order to form the overhang, the formability of forming the wall-shaped portion is deteriorated, and forging is performed. Defects are likely to occur. The reason is considered as follows.
【0007】ほぼ一定で低い背圧がダイスピンに付与さ
れる場合には、凹部が成形される際に、ダイスピンが下
ダイス又は下ダイスを固定している下部固定盤により後
退を阻止された後、最終的に材料の圧力が上昇して張り
出し部に材料が充填されることになるため、材料が凹部
の先から戻るように流動する。即ち、材料が後方押し出
しにより変形することになるので、材料を充填するのに
必要な加圧力以外に摩擦力に打ち勝つための加圧力が必
要となる。しかも、後方押し出しによる材料の巻き込み
欠陥が発生しやすいため、張り出し部の形状を大きなR
を有する形状にする必要があり、張り出し部をシャープ
な形状に整形することが難しい。When a substantially constant and low back pressure is applied to the die spin, the die spin is prevented from retreating by the lower die or the lower fixing plate fixing the lower die when the recess is formed. Eventually, the pressure of the material rises and the overhanging portion is filled with the material, so that the material flows so as to return from the tip of the concave portion. That is, since the material is deformed by the backward extrusion, a pressing force for overcoming the frictional force is required in addition to the pressing force necessary for filling the material. In addition, since the material is liable to be entangled due to the backward extrusion, the shape of the overhanging portion may be large.
And it is difficult to shape the overhang portion into a sharp shape.
【0008】他方、ほぼ一定で高い背圧がダイスピンに
付与される場合には、上パンチを加圧するために必要と
なる加圧力が非常に大きくなるため、上パンチが座屈し
易くなるだけでなく、パンチとダイスとのクリアランス
部に材料が流動して部品の表面に多くのバリが発生する
という問題があった。On the other hand, when a substantially constant and high back pressure is applied to the die spin, the pressing force required to press the upper punch becomes extremely large, so that not only the upper punch is easily buckled, but also In addition, there is a problem that the material flows in the clearance between the punch and the die, and many burrs are generated on the surface of the component.
【0009】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、張り
出し部と凹部とを有する成形品を鍛造するに際し、材料
歩留まりや生産性や成形精度が高く、かつ、鍛造欠陥が
生じにくい型鍛造方法及び型鍛造装置を提供することを
目的とする。In view of the above, the present invention relates to a die forging method for forging a molded article having an overhanging portion and a concave portion, which has high material yield, high productivity and high molding accuracy, and which hardly generates forging defects. And a die forging device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る型鍛造方法は、鍛造型内で鍛造素材を
軸方向に加圧することにより塑性流動させて所定の形状
に成形する型鍛造方法であって;鍛造素材の軸方向一端
部側方にキャビティーを画定する第1のステップと、鍛
造素材の軸方向他端側から鍛造素材を押圧することによ
り、鍛造素材の一端部を張り出しキャビティー内に充満
させて同部外形を成形し、これによって張り出し体を得
る第2のステップと、第2のステップの後に、一端部端
面から張り出し体内に軸方向にパンチを打ち込んで張り
出し体内に凹部を成形する第3のステップとを具備する
ことを特徴とする。In order to solve the above problems, a die forging method according to the present invention forms a predetermined shape by plastically flowing a forged material in an forging die by pressing the material in an axial direction. A forging method comprising: a first step of defining a cavity on one side of an axial direction of a forged material; and pressing the forged material from the other axial side of the forged material to form one end of the forged material. A second step of forming the outer shape by filling the overhang into the overhanging cavity, thereby obtaining an overhang, and after the second step, projecting from the end face of one end and punching the body in the axial direction to overhang the body. And forming a recess in the body.
【0011】また、本発明に係る型鍛造装置は、鍛造型
内で鍛造素材を軸方向に加圧することにより塑性流動さ
せて所定の形状に成形する型鍛造装置であって;鍛造素
材の軸方向一端部側方にキャビティーを画定するように
して組み合わせ可能な第1のダイス及び第2のダイス
と、第1及び第2のダイスの内の少なくとも一方を駆動
するための第1の駆動手段と、第2のダイスによって軸
方向に移動可能に支持され、第1及び第2のダイスが組
み合わされたときに鍛造素材を押圧することにより、鍛
造素材の一端部をキャビティー内に充満させて張り出し
部を成形するためのダイスピンと、ダイスピンを駆動す
るための第2の駆動手段と、第1のダイスによって軸方
向に移動可能に支持され、張り出し部が成形された鍛造
素材に凹部を成形するためのパンチと、パンチを駆動す
るための第3の駆動手段とを具備することを特徴とす
る。A die forging apparatus according to the present invention is a die forging apparatus for forming a predetermined shape by plastically flowing a forged material by axially pressing the forged material in a forging die; A first die and a second die that can be combined so as to define a cavity on one side, and first driving means for driving at least one of the first and second dies. The first die is supported movably in the axial direction by the second die, and presses the forged material when the first and second dies are combined, thereby filling one end of the forged material into the cavity and projecting. A die spin for forming the portion, a second driving means for driving the die spin, and a concave portion formed on the forged material, which is supported by the first die so as to be movable in the axial direction and has an overhang portion. Characterized by comprising a punch for, and a third drive means for driving the punch.
【0012】本発明によれば、鍛造素材に張り出し部と
凹部とを連続的に成形することにより、材料歩留まりや
生産性や成形精度を高くすると共に、鍛造欠陥を生じに
くくすることができる。また、張り出し部の外形を精確
に成形できる。According to the present invention, by continuously forming the overhang portion and the concave portion on the forged material, it is possible to increase the material yield, the productivity and the forming accuracy, and to suppress the occurrence of forging defects. Further, the outer shape of the overhang portion can be accurately formed.
【0013】また、第1の凹部を成形した後で、パンチ
の外周部に配置した第2のパンチを用いて、張り出し部
に第1の凹部よりも大径で浅い第2の凹部を連続的に成
形しても良い。この場合には、第1の凹部と第2の凹部
の成形を同時に行った場合に生じる材料の流動阻害が発
生せず、張り出し部の欠肉を防止することができる。After forming the first concave portion, a second concave portion having a diameter larger than the first concave portion and shallower than the first concave portion is continuously formed in the overhang portion by using the second punch disposed on the outer peripheral portion of the punch. May be formed. In this case, the flow inhibition of the material which occurs when the first concave portion and the second concave portion are simultaneously formed does not occur, and it is possible to prevent the overhanging portion from being cut off.
【0014】さらに、鍛造素材を他端側から押圧するダ
イスピンの一部に切り欠きを設けても良い。この場合に
は、張り出し部を成形するのと同時に、鍛造素材の他端
面の一部に凸部を成形することができる。Further, a notch may be provided in a part of the die spin for pressing the forging material from the other end side. In this case, at the same time as forming the overhanging portion, a convex portion can be formed on a part of the other end surface of the forged material.
【0015】ここで、上記凹部を成形する際に、鍛造素
材の他端に当接するダイスピンを、背圧をかけながら後
退させても良い。この場合には、鍛造素材の凹部内体積
分がパンチと反対方向に押し上げられる、いわゆるフロ
ーバックが起こらず、鍛造素材が連続的にかつ円滑に流
動するので、製品に微小クラックが生じることはない。
また、パンチの加圧力を素材加工力とほぼ等しくすれば
よいので、パンチが座屈することもなく、凹部の深さを
自由に設定できる。本発明の他の態様に係る型鍛造方法
は、鍛造型内で鍛造素材を軸方向に加圧することにより
塑性流動させて所定の形状に成形する型鍛造方法であっ
て;上記鍛造素材の軸方向一端部の端面から該鍛造素材
内に軸方向にパンチを打ち込んで凹部を成形するAステ
ップと、その後に、上記パンチの外周部に配置した第2
のパンチを用いて、上記端面に上記凹部よりも大径で浅
い第2の凹部を成形するBステップをさらに具備し、上
記Aステップで、上記鍛造素材の他端に当接するダイス
ピンを、背圧をかけながら後退させることを含むことを
特徴とする。この場合も、鍛造素材の凹部内体積分がパ
ンチと反対方向に押し上げられる、いわゆるフローバッ
クが起こらず、鍛造素材が連続的にかつ円滑に流動する
ので、製品に微小クラックが生じることはない。また、
パンチの加圧力を素材加工力とほぼ等しくすればよいの
で、パンチが座屈することもなく、凹部の深さを自由に
設定できる。Here, when forming the recess, the die spin contacting the other end of the forged material may be retracted while applying back pressure. In this case, the so-called flow-back, in which the volume in the concave portion of the forged material is pushed up in the opposite direction to the punch, does not occur, and the forged material flows continuously and smoothly, so that the product does not have micro cracks .
Further, since the pressing force of the punch may be substantially equal to the material processing force, the depth of the concave portion can be freely set without buckling of the punch. A die forging method according to another aspect of the present invention is a die forging method in which a forged material is plastically flowed by being axially pressed in a forging die to form a predetermined shape; A step of punching a punch in the forging material in the axial direction from the end face of one end to form a concave portion, and thereafter, a second step disposed on the outer peripheral portion of the punch.
The punch further includes a B step of forming a second concave portion having a diameter larger than the concave portion and shallower than the concave portion on the end face. In the A step, the die spin contacting the other end of the forged material is subjected to a back pressure. And retreating while applying Also in this case, the so-called flow-back in which the volume in the concave portion of the forged material is pushed up in the direction opposite to the punch does not occur, and the forged material flows continuously and smoothly, so that a fine crack does not occur in the product. Also,
Since the pressing force of the punch may be substantially equal to the material processing force, the depth of the concave portion can be freely set without buckling of the punch.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。図1〜4は、本発明に係る型
鍛造方法を工程順に示す図である。図1(A)は待機状
態にある型鍛造装置を示しており、型鍛造装置の所定の
部分の温度が、成形品の最適な結晶組織を得るために調
節される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing a die forging method according to the present invention in the order of steps. FIG. 1A shows the die forging device in a standby state, and the temperature of a predetermined portion of the die forging device is adjusted to obtain an optimal crystal structure of a molded product.
【0017】まず、本発明に係る型鍛造装置について説
明する。図示しない本体フレームに固定された下ダイス
10には、ダイスピン11が軸方向に移動できるように
支持されている。ダイスピン11は、駆動手段としての
油圧シリンダ14によって上下に駆動される。このた
め、油圧シリンダ14のピストンロッド14aの上端部
がダイスピン11に連結されている。ダイスピン11の
上面の一部には切り欠きが設けられている。なお、図中
の符号61はダイス加熱用のヒーターであり、符号62
は温度センサであり、符号63は温度コントローラであ
る。これらの作用については後述する。First, a die forging apparatus according to the present invention will be described. A lower die 10 fixed to a main body frame (not shown) supports a die pin 11 so as to be movable in the axial direction. The die spin 11 is driven up and down by a hydraulic cylinder 14 as driving means. For this reason, the upper end of the piston rod 14 a of the hydraulic cylinder 14 is connected to the die pin 11. A notch is provided in a part of the upper surface of the die spin 11. Reference numeral 61 in the figure denotes a heater for heating the die, and reference numeral 62 denotes a heater for heating the die.
Is a temperature sensor, and reference numeral 63 is a temperature controller. These operations will be described later.
【0018】一方、上ダイス20は、駆動手段としての
油圧シリンダ22によって上下に駆動される。このた
め、油圧シリンダ22のピストンロッド22aの下端部
が上ダイス20に連結されている。尚、油圧シリンダ2
2の数は1個でも複数でも良いが、ここでは2個の油圧
シリンダ22を用いている。上ダイス20には、インナ
ーパンチ21が軸方向に移動できるように支持されてい
る。インナーパンチ21は、駆動手段としての油圧シリ
ンダ23によって上下に駆動される。このため、油圧シ
リンダ23のピストンロッド23aの下端部がインナー
パンチ21に連結されている。インナーパンチ21の外
周部には、アウターパンチ24が軸方向に移動できるよ
うに支持されている。アウターパンチ24は、圧縮バネ
25によって、上方に弾性付勢されている。On the other hand, the upper die 20 is driven up and down by a hydraulic cylinder 22 as driving means. Therefore, the lower end of the piston rod 22 a of the hydraulic cylinder 22 is connected to the upper die 20. The hydraulic cylinder 2
The number of 2 may be one or more, but here two hydraulic cylinders 22 are used. The inner die 21 is supported by the upper die 20 so as to be movable in the axial direction. The inner punch 21 is driven up and down by a hydraulic cylinder 23 as driving means. Therefore, the lower end of the piston rod 23 a of the hydraulic cylinder 23 is connected to the inner punch 21. An outer punch 24 is supported on the outer periphery of the inner punch 21 so as to be movable in the axial direction. The outer punch 24 is elastically urged upward by a compression spring 25.
【0019】図1(B)において、鍛造素材5が、下ダ
イス10の中(ダイスピン11の上)に投入される。In FIG. 1B, a forging material 5 is put into a lower die 10 (above a die spin 11).
【0020】図1(C)において、上ダイス20、イン
ナーパンチ21、アウターパンチ24が一体となって下
降し、上ダイス20の下面が下ダイス10の上面と密着
することにより、鍛造素材5の上端部を包み込むキャビ
ティー12が画定される(型締め)。なお、この段階で
は鍛造素材5は圧縮されない。In FIG. 1C, the upper die 20, the inner punch 21, and the outer punch 24 are integrally lowered, and the lower surface of the upper die 20 is brought into close contact with the upper surface of the lower die 10, so that the forging material 5 is formed. A cavity 12 surrounding the upper end is defined (clamping). At this stage, the forged material 5 is not compressed.
【0021】図2(D)において、ダイスピン11が上
昇することにより、鍛造素材5が流動変形して、鍛造素
材5の上部に張り出し部3が成形されると共に、鍛造素
材5の下面の一部に突起(凸部)4が成形される。In FIG. 2 (D), when the die spin 11 rises, the forged material 5 flows and deforms, forming an overhang 3 on the upper part of the forged material 5 and a part of the lower surface of the forged material 5. A projection (convex portion) 4 is formed on the substrate.
【0022】図2(E)〜(F)において、インナーパ
ンチ21が下降し、深い第1の凹部の成形が進行する。
その際、ダイスピン11は、鍛造素材5に背圧をかけな
がら下方へ後退させる。ここで、インナーパンチ21の
押し込み体積と等しい体積分だけダイスピン11を下降
させる。2 (E) to 2 (F), the inner punch 21 is lowered, and the formation of the deep first concave portion proceeds.
At that time, the die spin 11 retreats downward while applying back pressure to the forged material 5. Here, the die spin 11 is lowered by a volume equal to the pressed volume of the inner punch 21.
【0023】図3(G)において、インナーパンチ21
の大口径部の下面21aとアウターパンチ24の上面2
4aとが接触して、アウターパンチ24もインナーパン
チ21と共に下降を開始する。これにより、浅い第2の
凹部の成形が開始される。その際も、ダイスピン11
は、鍛造素材5に背圧をかけながら下方へ後退させる。
ここで、インナーパンチ21及びアウターパンチ24の
押し込み体積と等しい体積分だけダイスピン11を下降
させる。In FIG. 3G, the inner punch 21
The lower surface 21a of the large diameter portion and the upper surface 2 of the outer punch 24
4a, the outer punch 24 starts to descend together with the inner punch 21. Thus, the shaping of the shallow second concave portion is started. At that time, die spin 11
Moves the forged material 5 downward while applying back pressure.
Here, the die spin 11 is lowered by a volume equal to the pressed volume of the inner punch 21 and the outer punch 24.
【0024】図3(H)において、インナーパンチ21
及びアウターパンチ24の下降が停止し、第1の凹部1
及び第2の凹部2の成形が完了する。次に、図3(I)
において、インナーパンチ21が引き上げられ、図4
(J)において、上ダイス20、インナーパンチ21、
アウターパンチ24が一体となって上昇する(型開
き)。さらに、図4(K)において、ダイスピン11を
上昇させることにより、ハンドシャワー支持金具6が下
ダイスから外され(ノックアウト)、全工程が終了す
る。In FIG. 3H, the inner punch 21
And the lowering of the outer punch 24 stops, and the first recess 1
And the molding of the second concave portion 2 is completed. Next, FIG.
In FIG. 4, the inner punch 21 is pulled up,
In (J), the upper die 20, the inner punch 21,
The outer punch 24 rises as a unit (mold opening). Further, in FIG. 4 (K), by raising the die spin 11, the hand shower support bracket 6 is removed from the lower die (knock out), and the entire process is completed.
【0025】次に、本実施形態に係る型鍛造装置の油圧
制御システムについて、図5を参照しながら説明する。
図5に示すように、この油圧制御システムは、シリンダ
14、22、23に油圧を供給する油圧供給装置41
と、電磁式方向切変弁42〜44と、電磁式比例リリー
フ弁45、46とを含む油圧回路と、複数の検出スイッ
チ47と、制御ユニット48とを含んでいる。油圧供給
装置41は、油圧ポンプと、駆動モータと、オイルタン
クとを有している。Next, a hydraulic control system of the die forging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, the hydraulic control system includes a hydraulic supply device 41 for supplying hydraulic pressure to the cylinders 14, 22, and 23.
And a hydraulic circuit including electromagnetic directional switching valves 42 to 44, electromagnetic proportional relief valves 45 and 46, a plurality of detection switches 47, and a control unit 48. The hydraulic supply device 41 has a hydraulic pump, a drive motor, and an oil tank.
【0026】ここで、電磁式方向切変弁42はシリンダ
22に油圧を供給する油路に設置され、電磁式方向切変
弁43はシリンダ14に油圧を供給する油路に設置さ
れ、電磁式方向切変弁44はシリンダ23に油圧を供給
する油路に設置される。Here, the electromagnetic type directional control valve 42 is installed in an oil path for supplying hydraulic pressure to the cylinder 22, and the electromagnetic directional control valve 43 is installed in an oil path for supplying hydraulic pressure to the cylinder 14. The direction switching valve 44 is installed in an oil passage that supplies oil pressure to the cylinder 23.
【0027】また、電磁式比例リリーフ弁45はシリン
ダ14に油圧を供給する油路に接続され、シリンダ14
には電磁式比例リリーフ弁45で設定された油圧が供給
される。この電磁式比例リリーフ弁45の設定により、
ダイスピン11の背圧も設定される。同様に、電磁式比
例リリーフ弁46はシリンダ23に油圧を供給する油路
に接続され、シリンダ23には電磁式比例リリーフ弁4
6で設定された油圧が供給される。The electromagnetic proportional relief valve 45 is connected to an oil passage for supplying hydraulic pressure to the cylinder 14,
Is supplied with a hydraulic pressure set by an electromagnetic proportional relief valve 45. By setting the electromagnetic proportional relief valve 45,
The back pressure of the die spin 11 is also set. Similarly, the electromagnetic proportional relief valve 46 is connected to an oil passage that supplies oil pressure to the cylinder 23, and the electromagnetic proportional relief valve 4 is connected to the cylinder 23.
The hydraulic pressure set at 6 is supplied.
【0028】複数の検出スイッチ47は、上ダイス20
の上限位置と下限位置を検出するための検出スイッチ
や、インナーパンチ21の上限位置と下限位置を検出す
るための検出スイッチ等を含んでいる。The plurality of detection switches 47 are connected to the upper die 20.
And a detection switch for detecting the upper limit position and the lower limit position of the inner punch 21, and the like.
【0029】制御ユニット48は、マイクロコンピュー
タと入出力インターフェースとを有する。マイクロコン
ピュータのROMには、複数の検出スイッチ47からの
検出信号に基づいて、油圧供給装置41と、電磁式方向
切変弁42〜44と、電磁式比例リリーフ弁45、46
を制御するための制御プログラムが格納されており、マ
イクロコンピュータは、この制御プログラムに従って制
御動作を行う。The control unit 48 has a microcomputer and an input / output interface. Based on detection signals from the plurality of detection switches 47, the ROM of the microcomputer stores the hydraulic pressure supply device 41, the electromagnetic directional change valves 42 to 44, and the electromagnetic proportional relief valves 45 and 46.
Is stored, and the microcomputer performs a control operation in accordance with the control program.
【0030】尚、上記実施形態においては、下ダイス1
0を固定して上ダイス20を移動させたが、この逆に、
上ダイス20を固定して下ダイス10を移動させてもか
まわない。In the above embodiment, the lower die 1
The upper die 20 was moved with 0 fixed, but conversely,
The upper die 20 may be fixed and the lower die 10 may be moved.
【0031】以上述べた型鍛造方法及び型鍛造装置にお
いて、鍛造素材の材料としては加工性の良い黄銅が望ま
しいが、従来の黄銅では青銅に比べて耐食性等に問題が
あった。そこで、好適な実施形態としては、冷却後の成
形品が、以下に示す(1)〜(3)の結晶組織の内の少
なくとも1つを満たすことが望ましい。In the die forging method and the die forging apparatus described above, brass having good workability is desirable as a material of the forging material, but conventional brass has a problem in corrosion resistance and the like as compared with bronze. Therefore, as a preferred embodiment, it is desirable that the molded article after cooling satisfies at least one of the following crystal structures (1) to (3).
【0032】(1)α+β相及びβ相の面積比率が20
%以上であるとともに、α相及びβ相の平均結晶粒径が
15μm以下であって、β相中のSn濃度が1.5wt
%以上である結晶組織。 (2)α+γ相及びγ相の面積比率が3〜30%である
とともに、α相の平均結晶粒径が15μm以下、γ相の
平均結晶粒径(短径)が8μm以下であって、γ相中の
Sn濃度が8wt%以上であり、α相の粒界にγ相が散
在している結晶組織。 (3)α+β+γ相及びα相の面積比率が40〜94
%、β相及びα相の面積比率がそれぞれ3〜30%であ
るとともに、α相及びβ相の平均結晶粒径が15μm以
下、γ相の平均結晶粒径(短径)が8μm以下であっ
て、γ相中のSn濃度が8wt%以上であり、γ相がα
相を包囲している結晶組織。(1) The area ratio of α + β phase and β phase is 20
% Or more, the average crystal grain size of the α phase and the β phase is 15 μm or less, and the Sn concentration in the β phase is 1.5 wt.
% Crystal structure. (2) The area ratio of the α + γ phase and the γ phase is 3 to 30%, the average crystal grain size of the α phase is 15 μm or less, the average crystal grain size (minor axis) of the γ phase is 8 μm or less, and γ A crystal structure in which the Sn concentration in the phase is 8 wt% or more and the γ phase is scattered at the grain boundaries of the α phase. (3) The area ratio of α + β + γ phase and α phase is 40 to 94
%, The area ratio of the β phase and the α phase is 3 to 30%, respectively, the average crystal grain size of the α phase and the β phase is 15 μm or less, and the average crystal grain size (minor axis) of the γ phase is 8 μm or less. Therefore, the Sn concentration in the γ phase is 8 wt% or more,
Crystal structure surrounding the phase.
【0033】上記(1)〜(3)の結晶組織によれば、
第1の特徴として、日本伸銅協会技術標準(JBMA
T−303)による脱亜鉛腐食試験で最大脱亜鉛深さ
が、加工方向と平行な場合は100μm以下、加工方向
と直角な場合は70μm以下という耐食性を有する。第
2の特徴として、円筒形資料を14%アンモニア水溶液
上のアンモニア雰囲気中に応力180N/mm2 の荷重
を加えながら24時間暴露したときに、資料が割れない
という耐SCC性を有する。According to the crystal structures (1) to (3),
The first feature is that the Japan Copper and Brass Association Technical Standard (JBMA)
In the dezincification corrosion test according to T-303), the maximum dezincification depth is 100 μm or less when parallel to the processing direction, and 70 μm or less when perpendicular to the processing direction. As a second feature, when the cylindrical sample is exposed to an ammonia atmosphere on a 14% aqueous ammonia solution for 24 hours while applying a load of stress 180 N / mm 2 , the sample has an SCC resistance that the sample is not broken.
【0034】第3の特徴として、300N/mm2 以上
の0.2%耐力又は降伏応力を有する。第4の特徴とし
て、耐エロージョン腐食性を有する。As a third feature, it has a 0.2% proof stress or a yield stress of 300 N / mm 2 or more. As a fourth feature, it has erosion corrosion resistance.
【0035】以上のような結晶組織を得るためには、見
掛け上のZn含有量が37〜50wt%、Sn含有量が
1.7〜2.2wt%である組成を有する鍛造素材を使
用する。ここで、「見掛け上のZn含有量」という用語
は、AをCu含有量(wt%)、BをZn含有量(wt
%)、tを添加した第3元素(例えばSn)のZn当
量、Qをその第3元素の含有量(wt%)としたとき、
「{(B+t・Q)/(A+B+t・Q)}×100」
の意味で用いる。In order to obtain the above crystal structure, a forged material having an apparent Zn content of 37 to 50 wt% and a Sn content of 1.7 to 2.2 wt% is used. Here, the term “apparent Zn content” means that A is the Cu content (wt%), and B is the Zn content (wt%).
%), The Zn equivalent of the third element (for example, Sn) to which t is added, and Q is the content (wt%) of the third element.
“{(B + t · Q) / (A + B + t · Q)} × 100”
Used in the sense of
【0036】上記組成によれば、鍛造中において、鍛造
素材の結晶組織中に、短軸の平均結晶粒径が15μm以
下のγ相を存在させることができる。加工中のこのよう
な結晶組織により、300〜550℃という低温領域で
再結晶を起こさせながら塑性変形させても、十分な延性
を確保することができる。また、鍛造開始時と鍛造終了
時の温度差を20度以内にすることにより、加工開始時
と加工終了時とで素材の延性をほぼ一定にすることがで
きるため、成形性が向上する。According to the above composition, a γ phase having a short-axis average crystal grain size of 15 μm or less can be present in the crystal structure of the forged material during forging. Due to such a crystal structure during processing, sufficient ductility can be ensured even when plastic deformation occurs while recrystallization occurs in a low temperature range of 300 to 550 ° C. Further, by setting the temperature difference between the start of forging and the end of forging within 20 degrees, the ductility of the material can be made substantially constant between the start of processing and the end of processing, thereby improving the formability.
【0037】以上の効果は、鍛造素材とパンチまたはダ
イスの温度差を20度以下にしたり、パンチまたはダイ
スを300〜550℃に加熱することによっても達成す
ることができる。このようにパンチまたはダイスの温度
制御を行うには、パンチまたはダイスにヒーターと温度
センサ( 図1( A) の61、62) を組み込み、温度セ
ンサから出力される検出信号に基づいて、ヒーターの発
熱量を温度コントローラ( 図1( A) の63) で制御す
れば良い。The above effects can also be achieved by reducing the temperature difference between the forged material and the punch or die to 20 degrees or less, or by heating the punch or die to 300 to 550 ° C. In order to control the temperature of the punch or the die in this way, a heater and a temperature sensor (61 and 62 in FIG. 1A) are incorporated in the punch or the die, and the heater or the heater is controlled based on a detection signal output from the temperature sensor. The amount of heat generated may be controlled by a temperature controller (63 in FIG. 1A).
【0038】[0038]
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、張り
出し部と凹部とを有する成形品を鍛造するに際し、材料
歩留まりや生産性や成形精度を高くすると共に、鍛造欠
陥を生じにくくすることができる。As described above, according to the present invention, when forging a molded article having an overhang portion and a concave portion, the material yield, productivity and molding accuracy are increased, and forging defects are less likely to occur. be able to.
【図1】本発明の一実施形態に係る型鍛造方法における
工程(A)〜(C)を示す図である。FIG. 1 is a view showing steps (A) to (C) in a die forging method according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態に係る型鍛造方法における
工程(D)〜(F)を示す図である。FIG. 2 is a view showing steps (D) to (F) in a die forging method according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施形態に係る型鍛造方法における
工程(G)〜(I)を示す図である。FIG. 3 is a view showing steps (G) to (I) in the die forging method according to one embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施形態に係る型鍛造方法における
工程(J)〜(K)を示す図である。FIG. 4 is a view showing steps (J) to (K) in a die forging method according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施形態に係る型鍛造装置に用いら
れる油圧システムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a hydraulic system used in the die forging device according to one embodiment of the present invention.
【図6】ハンドシャワー支持金具の形状を示す図であ
る。FIG. 6 is a view showing the shape of a hand shower support.
1 深い凹部 2 浅い凹
部 3 張り出し部 4 突起 5 鍛造素材 6 ハンド
シャワー支持金具 10 下ダイス 11 ダイスピン 12 キャビティ 14、2
2、23 油圧シリンダ 14a、22a、23a ピストンロッド 20 上ダイス 21 インナ
ーパンチ 22 油圧シリンダ 24 アウタ
ーパンチ 41 油圧供給装置 42〜44
電磁式方向切変弁 45、46 電磁式比例リリーフ弁 47 検出ス
イッチ 48 制御ユニット 61 ヒータ
ー 62 温度センサ 63 温度コ
ントローラDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deep concave part 2 Shallow concave part 3 Overhang part 4 Projection 5 Forging material 6 Hand shower support metal fitting 10 Lower die 11 Diespin 12 Cavity 14, 2
2, 23 Hydraulic cylinders 14a, 22a, 23a Piston rod 20 Upper die 21 Inner punch 22 Hydraulic cylinder 24 Outer punch 41 Hydraulic supply device 42-44
Electromagnetic directional change valve 45, 46 Electromagnetic proportional relief valve 47 Detection switch 48 Control unit 61 Heater 62 Temperature sensor 63 Temperature controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B21J 13/02 B21J 13/02 M (72)発明者 山内 淳 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 Fターム(参考) 4E087 AA04 AA08 AA10 BA07 CA11 CA14 CA24 CA27 CA33 CB03 CB04 CB11 DA04 DA05 DB15 DB16 DB24 EA11 EB03 EC12 EC14 EC18 EC22 EC37 EC41 EC50 EC54 EC57 ED12 EE02 GA03 GA20 HA29 HB03 HB05 HB13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) B21J 13/02 B21J 13/02 M (72) Inventor Jun Yamauchi 2-chome Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka No.1 F-term (reference) in Tohoku Kikai Co., Ltd. 4E087 AA04 AA08 AA10 BA07 CA11 CA14 CA24 CA27 CA33 CB03 CB04 CB11 DA04 DA05 DB15 DB16 DB24 EA11 EB03 EC12 EC14 EC18 EC22 EC37 EC41 EC50 EC54 EC57 ED12 EE02 GA03 GA20 HA29B HB13
Claims (15)
ことにより塑性流動させて所定の形状に成形する型鍛造
方法であって;上記鍛造素材の軸方向一端部側方にキャ
ビティーを画定する第1のステップと、 上記鍛造素材の軸方向他端側から上記鍛造素材を押圧す
ることにより、上記鍛造素材の該一端部を張り出し上記
キャビティー内に充満させて同部外形を成形し、これに
よって張り出し体を得る第2のステップと、 上記第2のステップの後に、該一端部端面から上記張り
出し体内に軸方向にパンチを打ち込んで上記張り出し体
内に凹部を成形する第3のステップと、を具備すること
を特徴とする型鍛造方法。1. A die forging method in which a forged material is plastically flowed by being axially pressed in a forging die to form a predetermined shape; a cavity is formed at one axial side of the forged material. A first step of defining, and pressing the forging material from the other axial end of the forging material, thereby projecting the one end of the forging material to fill the cavity and form the outer shape of the same. A second step of obtaining an overhang by this, a third step of, after the second step, axially punching a punch into the overhang from the end surface of the one end to form a recess in the overhang. A die forging method, comprising:
の外周部に配置した第2のパンチを用いて、上記張り出
し体の張り出し部に上記凹部よりも大径で浅い第2の凹
部を成形する第4のステップをさらに具備することを特
徴とする請求項1記載の型鍛造方法。2. After the third step, a second concave portion having a diameter larger than the concave portion and shallower than the concave portion is formed in the overhanging portion of the overhanging body by using a second punch arranged on an outer peripheral portion of the punch. The method according to claim 1, further comprising a fourth step of performing the following.
上記他端側から押圧するダイスピンの一部に設けられた
切り欠きを用いて、上記鍛造素材の他端面の一部に凸部
を成形することを含むことを特徴とする請求項1記載の
型鍛造方法。3. The method according to claim 2, wherein the second step includes forming a projection on a part of the other end surface of the forging material by using a notch provided in a part of a die spin for pressing the forging material from the other end side. The method according to claim 1, further comprising molding.
該他端に当接するダイスピンを、背圧をかけながら後退
させることを含むことを特徴とする請求項1記載の型鍛
造方法。4. The die forging method according to claim 1, wherein said third step includes retreating a die spin in contact with said other end of said forging material while applying back pressure.
及びβ相の面積比率が20%以上であるとともに、α相
及びβ相の平均結晶粒径が15μm以下であって、β相
中のSn濃度が1.5wt%以上である結晶組織を有す
る黄銅材からなることを特徴とする請求項1〜4いずれ
か1項記載の型鍛造方法。5. The molded product after forging and cooling has an α + β phase and a β phase area ratio of 20% or more, an α phase and a β phase having an average crystal grain size of 15 μm or less, and a β phase The die forging method according to any one of claims 1 to 4, wherein the tin forging method is made of a brass material having a crystal structure having a Sn concentration of 1.5 wt% or more.
及びγ相の面積比率が3〜30%であるとともに、α相
の平均結晶粒径が15μm以下、γ相の短軸の平均結晶
粒径が8μm以下であって、γ相中のSn濃度が8wt
%以上であり、α相の粒界にγ相が散在している結晶組
織を有する黄銅材からなることを特徴とする請求項1〜
4いずれか1項記載の型鍛造方法。6. The molded article after forging and cooling has an α + γ phase and γ phase area ratio of 3 to 30%, an average crystal grain size of α phase of 15 μm or less, and an average of short axes of γ phase. The crystal grain size is 8 μm or less, and the Sn concentration in the γ phase is 8 wt.
% Or more, and is made of a brass material having a crystal structure in which a γ phase is scattered at a grain boundary of an α phase.
4. The die forging method according to any one of 4 above.
γ相及びα相の面積比率が40〜94%、β相及びα相
の面積比率がそれぞれ3〜30%であるとともに、α相
及びβ相の平均結晶粒径が15μm以下、γ相の短軸の
平均結晶粒径が8μm以下であって、γ相中のSn濃度
が8wt%以上であり、γ相がα相を包囲している結晶
組織を有する黄銅材からなることを特徴とする請求項1
〜4いずれか1項記載の型鍛造方法。7. The molded product after forging and cooling is α + β +
The area ratio of the γ phase and the α phase is 40 to 94%, the area ratio of the β phase and the α phase is 3 to 30%, respectively, the average crystal grain size of the α phase and the β phase is 15 μm or less, The average crystal grain size of the axis is 8 μm or less, the Sn concentration in the γ phase is 8 wt% or more, and the γ phase is made of a brass material having a crystal structure surrounding the α phase. Item 1
The die forging method according to any one of claims 1 to 4.
及び第3のステップが、上記鍛造型と上記鍛造素材との
接触部を300〜550℃に加熱して鍛造することを含
むことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の型
鍛造方法。8. The method according to claim 1, wherein the forging material is a brass material,
5. The die forging according to claim 1, wherein the third step includes heating the contact portion between the forging die and the forging material to 300 to 550 ° C. for forging. 6. Method.
ことにより塑性流動させて所定の形状に成形する型鍛造
装置であって;上記鍛造素材の軸方向一端部側方にキャ
ビティーを画定するようにして組み合わせ可能な第1の
ダイス及び第2のダイスと、上記第1及び第2のダイス
の内の少なくとも一方を駆動するための第1の駆動手段
と、 上記第2のダイスによって軸方向に移動可能に支持さ
れ、上記第1及び第2のダイスが組み合わされたときに
上記鍛造素材を押圧することにより、上記鍛造素材の一
端部を上記キャビティー内に充満させて張り出し部を成
形するためのダイスピンと、上記ダイスピンを駆動する
ための第2の駆動手段と、 上記第1のダイスによって軸方向に移動可能に支持さ
れ、上記張り出し部が成形された上記鍛造素材に凹部を
成形するためのパンチと、上記パンチを駆動するための
第3の駆動手段と、を具備することを特徴とする型鍛造
装置。9. A forging apparatus for forming a predetermined shape by plastically flowing a forged material in an forging direction by pressurizing the forged material in an axial direction; a cavity is formed at one axial side of the forged material. A first die and a second die that can be combined in a defined manner; first driving means for driving at least one of the first and second dies; and a second die. It is supported movably in the axial direction, and by pressing the forged material when the first and second dies are combined, one end of the forged material is filled in the cavity to form an overhang portion. A die spin for molding, a second driving means for driving the die spin, and the forging material, which is supported by the first die so as to be movable in an axial direction, and in which the overhang portion is formed. Die forging apparatus characterized by comprising a punch for forming a recess, and a third drive means for driving the punch, the.
能に配置され、上記張り出し部が成形された上記鍛造素
材の内側に上記凹部よりも大径で浅い第2の凹部を成形
するための第2のパンチをさらに具備することを特徴と
する請求項9記載の型鍛造装置。10. A second concave portion having a diameter larger than the concave portion and shallower than the concave portion is formed inside the forged material, which is disposed on the outer peripheral portion of the punch so as to be movable in the axial direction, and in which the overhang portion is formed. The die forging device according to claim 9, further comprising a second punch.
部に凸部を成形するための切り欠きを有することを特徴
とする請求項9記載の型鍛造装置。11. The die forging apparatus according to claim 9, wherein the die spin has a notch for forming a convex part in a part of the forging material.
形する際に、上記第2の駆動手段が、上記鍛造素材に当
接するダイスピンを背圧をかけながら後退させるように
駆動することを特徴とする請求項9記載の型鍛造装置。12. When the punch forms a recess in the forged material, the second driving means drives the die spin in contact with the forged material to retreat while applying back pressure. The die forging apparatus according to claim 9, wherein
と、上記パンチの所定の部分の温度を検出して検出信号
を出力する温度検出手段と、上記温度検出手段から出力
される検出信号に基づいて上記加熱手段を制御する温度
制御手段と、をさらに含むことを特徴とする請求項9〜
12いずれか1項記載の型鍛造装置。13. A heating means for heating the punch, a temperature detecting means for detecting a temperature of a predetermined portion of the punch and outputting a detection signal, and a detection signal outputted from the temperature detecting means. And a temperature control means for controlling the heating means.
13. The die forging apparatus according to any one of 12.
くとも一方を加熱するための加熱手段と、上記ダイスの
所定の部分の温度を検出して検出信号を出力する温度検
出手段と、上記温度検出手段から出力される検出信号に
基づいて上記加熱手段を制御する温度制御手段と、をさ
らに含むことを特徴とする請求項9〜12いずれか1項
記載の型鍛造装置。14. A heating means for heating at least one of the first and second dies, a temperature detecting means for detecting a temperature of a predetermined portion of the dies and outputting a detection signal, The die forging apparatus according to any one of claims 9 to 12, further comprising: a temperature control unit that controls the heating unit based on a detection signal output from the temperature detection unit.
ることにより塑性流動させて所定の形状に成形する型鍛
造方法であって;上記鍛造素材の軸方向一端部の端面か
ら該鍛造素材内に軸方向にパンチを打ち込んで凹部を成
形するAステップと、 その後に、上記パンチの外周部に配置した第2のパンチ
を用いて、上記端面に上記凹部よりも大径で浅い第2の
凹部を成形するBステップをさらに具備し、 上記Aステップで、上記鍛造素材の他端に当接するダイ
スピンを、背圧をかけながら後退させることを含むこと
を特徴とする型鍛造方法。15. A die forging method in which a forged material is plastically flowed by being axially pressed in a forging die and formed into a predetermined shape; said forged material being cut from an end face at one axial end of said forged material. A step of forming a concave portion by driving a punch in the axial direction into the inside, and then using a second punch disposed on the outer peripheral portion of the punch, forming a second shallower, larger diameter and shallower than the concave portion on the end face. A die forging method, further comprising a B step of forming a concave portion, wherein in the A step, the die spin contacting the other end of the forging material is retracted while applying back pressure.
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