JP4819329B2 - 鍛造方法、鍛造品及び鍛造装置 - Google Patents
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Description
ガイド(20)の移動開始時からの平均移動速度をG、
据え込み加工前の素材(5)の断面積での座屈限界長さをX0、
据え込み加工後の素材(5)の拡径部(7)の断面積での座屈限界長さをX1、
ガイド(20)と固定ダイ(10)との間の初期クリアランスをX(但し、0≦X≦X0)、
パンチ(30)の移動開始時からガイド(20)の移動開始時までのタイムラグをt0(但し、0≦t0)、
据え込み加工後の素材(5)の拡径部(7)の長さをL、
拡径部(7)に要する据え込み加工前の素材(5)の長さl0、
パンチ移動開始時からの据え込み加工時間をT、
とする。
パンチ(30)の移動終了時において、ガイド(20)の先端がパンチ(30)の先端位置よりも下側に位置している場合には、素材(5)の一端部にまだ加工されていない部分が残存している状態になる。そのような状態になると、素材(5)の一端部を予定形状に拡径することができなくなる。そのような不具合を解消するため、パンチ(30)の移動終了時において、ガイド(20)の先端位置とパンチ(30)の先端位置とは一致している必要がある。すなわち、Gの下限では、パンチ(30)がl0の高さ位置からLの高さ位置まで移動するのに要する時間(l0−L)/Pと、ガイド(20)の移動によってガイド(20)と固定ダイ(10)との間の間隔がXからLになるのに要する時間とが等しくなければならない。したがって、Gは次の関係式(i-a)を満足している必要がある。
ガイド(20)の先端位置とパンチ(30)の先端位置とが一致している場合における素材(5)の露出部(8)の長さが、該素材(5)の露出部(8)の断面積での座屈限界長さ以下であることが、Gの上限の条件となる。
直径18mmの断面円形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、上記第1実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部(拡径予定部(6))について据え込み加工を施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部に紡錘状の拡径部(7)が形成された。この拡径部(7)の平均直径は30mm、拡径部(7)の長さLは60mmである。この鍛造方法に適用した加工条件は表1に示すとおりであり、ガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
実施例1と同じく直径18mmの断面円形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。そして、実施例1と同じく素材(5)の一端部に形成される紡錘状の拡径部(7)の平均直径が30mm及び拡径部(7)の長さLが60mmになるように、素材(5)の一端部(拡径予定部(6))について据え込み加工を施した。この場合において、ガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)の上限を超えている。他の加工条件は実施例1と同じである。この鍛造方法に適用した加工条件は表1に示すとおりである。
10mm角の断面四角形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該一端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部について据え込み加工を施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部に扁平状の拡径部(7)が形成された。この拡径部(7)の厚さは10mmのままであり、拡径部(7)の平均幅は18mm、拡径部(7)の長さLは62mmであった。この鍛造方法に適用した加工条件は表1に示すとおりであり、ガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
実施例2と同じく10mm角の断面四角形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。そして、実施例2と同じく素材(5)の一端部に形成される扁平状の拡径部(7)の平均幅が18mm及び拡径部(7)の長さLが62mmになるように、素材(5)の一端部(拡径予定部(6))について据え込み加工を施した。この場合において、ガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)の上限を超えている。他の加工条件は実施例2と同じある。この鍛造方法に適用した加工条件は表1に示すとおりである。
10mm角の断面四角形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該一端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部について据え込み加工を施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部に扁平状の拡径部(7)が形成された。使用した拘束ダイ部(15)は閉塞状の成形凹部(17)を有するものである。この鍛造方法に適用した加工条件は表1に示すとおりであり、ガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
10mm角の断面四角形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該一端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部について据え込み加工を施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部に扁平状の拡径部(7)が形成された。使用した拘束ダイ部(15)の成形凹部(17)には連続してバリ形成用凹部(18)が形成されている。この鍛造方法に適用した加工条件は表1に示すとおりであり、ガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
直径20mmの断面円形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。また、ガイド(20)の先端面の挿通路(22)側の縁部に、半径R=5mmの面取り加工を施した。このガイド(20)を用い、素材(5)を350℃に加熱した状態で、上記第1実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部(拡径予定部(6))について据え込み加工を施したところ、この鍛造方法では、ガイド(20)の移動に要した駆動力は1.02MPa(4トン)であった。
実施例5と同じく直径20mmの断面円形の棒状の素材(5)を準備した。一方、ガイド(20)の先端面の挿通路(22)側の縁部には面取り加工を施さなかった。このガイド(20)を用い、実施例5と同じ加工条件で素材(5)の一端部(拡径予定部(6))について据え込み加工を施したところ、この鍛造方法では、ガイド(20)の移動に要した駆動力は1.274MPa(5トン)であった。
自動車用の真直棒状のアーム部材を製造するため、10mm角の断面四角形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、更に、素材(5)の他端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部と他端部とについて据え込み加工を同時に施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部と他端部とにそれぞれ扁平状の拡径部(7)が形成された。使用した拘束ダイ部(15)は閉塞状の成形凹部(17)を有するものである。この鍛造方法に適用したガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
自動車用のシャフト部材を製造するため、直径20mmの断面円形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、更に、素材(5)の他端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部と他端部とについて据え込み加工を同時に施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部と他端部とにそれぞれ扁平状の拡径部(7)が形成された。使用した拘束ダイ部(15)は閉塞状の成形凹部(17)を有するものである。この鍛造方法に適用したガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
自動車用コンロッドを製造するため、10mm角の断面四角形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、更に、素材(5)の他端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部と他端部とについて据え込み加工を同時に施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部と他端部とにそれぞれ扁平状の拡径部(7)が形成された。使用した拘束ダイ部(15)は閉塞状の成形凹部(17)を有するものである。この鍛造方法に適用したガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。
コンプレッサ用双頭ピストンを製造するため、直径20mmの断面円形の棒状の素材(5)(材質:アルミニウム合金)を準備した。この素材(5)を350℃に加熱した状態で、且つ素材(5)の一端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、更に、素材(5)の他端部(拡径予定部(6))の周面のうち該端部の厚さ方向両側の側面だけを拘束ダイ部(15)で拘束した状態で、上記第2実施形態の鍛造方法に従って素材(5)の一端部と他端部とについて据え込み加工を同時に施した。この据え込み加工により、素材(5)の一端部と他端部とにそれぞれ扁平状の拡径部(7)が形成された。使用した拘束ダイ部(15)は閉塞状の成形凹部(17)を有するものである。この鍛造方法に適用したガイド(20)の平均移動速度Gは上記関係式(i)を満足している。この鍛造方法により、頭部(即ちピストン本体)が両端部に一体形成された最終設計形状の双頭ピストンが得られた。この双頭ピストンにはシワや欠肉等の加工欠陥は見られなかった。
2:据え込み加工装置
3:鍛造品
4:バリ
5:素材
6:拡径予定部
7:拡径部
8:露出部
10:固定ダイ
11:上固定ダイ及び下固定ダイ
15:拘束ダイ部
17:成形凹部
18:バリ形成用凹部
20:ガイド
22:挿通路
23:面取り加工部
30:パンチ
32:第2パンチ
40:ガイド移動装置
50:パンチの移動方向
51:ガイドの移動方向
Claims (15)
- 棒状の素材が固定される固定ダイと、素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通路を有するガイドと、ガイドの挿通路に挿通保持された素材を軸方向に押圧するパンチとを備えた据え込み加工装置を用い、
固定ダイに拡径予定部が突出した状態に固定された素材の拡径予定部をガイドの挿通路に挿通保持し、
次いで、パンチを移動させて該パンチで素材を押圧しながら、ガイドと固定ダイとの間にて露出した素材の露出部の周面の一部だけを拘束し又は素材の露出部の周面全体を拘束しない状態で、素材の露出部の長さが該素材の露出部の断面積での座屈限界長さ以下になるようにガイドをパンチの移動方向とは反対方向に移動させることによって、素材の拡径予定部について据え込み加工を施す鍛造方法であって、
素材の露出部の周面の一部だけを成形凹部を有し且つ固定ダイと一体に設けられた拘束ダイ部で拘束した状態で、素材の拡径予定部が成形凹部内で拡径されるように素材の拡径予定部について据え込み加工を施したのち、
拘束ダイ部に設けられた第2パンチで素材の拡径部を押圧することにより、拡径部を拘束ダイ部の成形凹部内で塑性変形させて該拡径部の材料を成形凹部に充填することを特徴とする鍛造方法。 - パンチの移動開始前において、ガイドと固定ダイとの間に、この間にて露出する素材の露出部の断面積での座屈限界長さ以下に設定された間隔を有する初期クリアランスを設ける請求項1記載の鍛造方法。
- パンチの移動開始時からガイドの移動開始時までの間にタイムラグを設ける請求項2記載の鍛造方法。
- タイムラグは、パンチの移動開始前において初期クリアランスの範囲にて露出する素材の露出部の体積と、初期クリアランスの範囲にてタイムラグの間に増加する素材の増分体積との合計体積が、据え込み加工による素材の拡径部の予定形状において初期クリアランスの範囲に存在する素材の体積以下になるように設定されている請求項3記載の鍛造方法。
- 棒状の素材が固定される固定ダイと、素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通路を有するガイドと、ガイドの挿通路に挿通保持された素材を軸方向に押圧するパンチとを備えた据え込み加工装置を用い、
固定ダイに拡径予定部が突出した状態に固定された素材の拡径予定部をガイドの挿通路に挿通保持し、
次いで、パンチを移動させて該パンチで素材を押圧しながら、ガイドと固定ダイとの間にて露出した素材の露出部の周面の一部だけを拘束し又は素材の露出部の周面全体を拘束しない状態で、ガイドをパンチの移動方向とは反対方向に移動させることによって、素材の拡径予定部について据え込み加工を施す鍛造方法であって、
パンチの移動開始時からの平均移動速度をP、
ガイドの移動開始時からの平均移動速度をG、
据え込み加工前の素材の断面積での座屈限界長さをX0、
据え込み加工後の素材の拡径部の断面積での座屈限界長さをX1、
ガイドと固定ダイとの間の初期クリアランスをX(但し、0≦X≦X0)、
パンチの移動開始時からガイドの移動開始時までのタイムラグをt0(但し、0≦t0)、
据え込み加工後の素材の拡径部の長さをL、
拡径部に要する据え込み加工前の素材の長さをl0、
パンチ移動開始時からの据え込み加工時間をT、
とするとき、
t0<Tの場合において、Gは、
(L−X)/{(l0−L)/P−t0}≦G≦P(X1−X)/(l0−X1−Pt0)
の関係式を満足していることを特徴とする鍛造方法。 - 素材の拡径予定部は、該素材の端部である請求項5記載の鍛造方法。
- 素材の拡径予定部は、該素材の軸方向中間部である請求項5記載の鍛造方法。
- 素材の拡径予定部は、該素材の一端部と他端部であり、
固定ダイに一端部と他端部とが突出した状態に固定された素材の一端部と他端部とを、それぞれ対応するガイドの挿通路に挿通保持し、
素材の一端部と他端部とについて据え込み加工を同時に施す請求項5記載の鍛造方法。 - 素材の露出部の周面の一部だけを成形凹部を有し且つ固定ダイと一体に設けられた拘束ダイ部で拘束した状態で、素材の拡径予定部が成形凹部内で拡径されるように素材の拡径予定部について据え込み加工を施したのち、
拘束ダイ部に設けられた第2パンチで素材の拡径部を押圧することにより、拡径部を拘束ダイ部の成形凹部内で塑性変形させて該拡径部の材料を成形凹部に充填する請求項5〜8のいずれか1項記載の鍛造方法。 - 拘束ダイ部の成形凹部に連続してバリ形成用凹部が形成されており、
第2パンチで素材の拡径部を押圧することにより、拡径部を拘束ダイ部の成形凹部内で塑性変形させて該拡径部の材料を成形凹部とバリ形成用凹部に充填する請求項1〜4及び9のいずれか1項記載の鍛造方法。 - 成形凹部は閉塞状のものである請求項1〜4及び9のいずれか1項記載の鍛造方法。
- ガイドの先端面の挿通路側の縁部又は/及び固定ダイに設けられた素材固定用嵌込み孔の開口縁部に、面取り加工が施されている請求項1〜11のいずれか1項記載の鍛造方法。
- 棒状の素材が固定される固定ダイと、
素材を座屈阻止状態に挿通保持する挿通路を有するガイドと、
ガイドの挿通路に挿通保持された素材を軸方向に押圧するパンチと、
ガイドと固定ダイとの間にて露出する素材の露出部の長さが該素材の露出部の断面積での座屈限界長さ以下になるようにガイドをパンチの移動方向とは反対方向に移動させるガイド移動装置と、
を備えた据え込み加工装置を含んでいる鍛造装置であって、
据え込み加工装置は、素材の露出部の周面の一部だけを拘束した状態で、据え込み加工を行うものであり、
据え込み加工装置は、更に、素材の露出部の周面の一部だけを拘束する拘束ダイ部を備えており、
拘束ダイ部は、成形凹部と第2パンチを有し且つ固定ダイと一体に設けられており、
成形凹部は、据え込み加工装置により素材の拡径予定部が該成形凹部内で拡径されるものであり、
第2パンチは、据え込み加工装置により形成された素材の拡径部を押圧することにより該拡径部の材料を成形凹部内に充填するものであることを特徴とする鍛造装置。 - 拘束ダイ部の成形凹部に連続してバリ形成用凹部が形成されている請求項13記載の鍛造装置。
- 成形凹部は閉塞状のものである請求項13記載の鍛造装置。
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