JP5510683B2 - 鍛造用金型 - Google Patents
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Description
孔径は、直径1mm以上が好ましく、最大その位置の肉厚の幅までとることができる。エアベントの孔径が直径1mmに達しないと、鍛造中に孔内に押し込まれた鍛造用素材が鍛造品を金型から取り出す際に折れ、孔内に残留する虞れがある。その結果、次の鍛造時にキャビティ内の空気を逃がすエアベントの作用が期待できなくなる。しかし、肉厚よりも大きな直径の孔では、流入する鍛造用素材の容積が大きくなりすぎ、孔の近傍で欠肉が生じ易くなる。また、比較的大きな突起部が形成されるため、鍛造後に製品から突起部を削り取る作業が困難になり、製品歩留りも低下する。
本発明は、前記成形孔壁面に形成された開口部の断面積が0.03〜0.2mm 2 であり、前記成形孔壁面に形成された開口部の断面の外接円の直径が0.2〜0.5mmであり、前記成形孔壁面に形成された開口部のガス抜き通路の次の段以降の断面積が、開口部側の断面積の1.3〜3倍であり、前記成形孔壁面に形成された開口部側の形状部の長さ(mm)が、開口部側の面積値(mm 2 )の5〜10倍であり、前記第1段部と前記第2段部の径の中心が一致し、その径の大きさの差が0.2〜1mmである構成により、前記第1段部にエアーピンが目詰まりした後、鍛造金型の成形孔内のガスが成形工程が進行するにつれて圧縮され、その圧縮による力が前記エアーピンと前記ガス抜き通路との摩擦による抵抗よりも大きくなって、前記エアーピンが前記第2段部まで押し動かされて排出され、又は、圧縮された前記ガスで前記第2段部まで前記エアーピンが押し動かされなくても、次の成形時の鍛造用素材がフローすることにより前記ガスが更に圧縮されて前記エアーピンが押し動かされるとともに、前記鍛造用素材が前記ガス抜き通路へ侵入することにより、前記エアーピンが前記第2段部まで押し動かされて排出されることを特徴とする鍛造用金型である。
なお、上記の型分割部とは、金型を複数の分割体に分割したときの分割体の境界部の部位であってヤキバメ等によりその分割体が摺動しないように固定された部位のことである。また、上記の一体型部とは、分割されていない金型構成部品で構成された部位のことである。金型全体が一体物で製作された場合を含む。
また、上記ガス抜き通路の向きは、主鍛造方向又は金型の移動方向に対して斜め方向であるとよい。
上記ガス抜き通路は、前記成形孔内に塗布する潤滑剤の排出通路を兼ねるとよい。
上記成形孔壁面に形成された開口部のガス抜き通路の次の段以降の面積が、開口部側の面積の1.04倍以上であるとよい。
上記成形孔壁面に形成された開口部側の形状部の長さが、開口部側の面積値の1〜15倍であるとよい。
前記開口部を成形孔の金型壁面と鍛造用素材により閉空間となった凹部及び/又は溝部に閉じ込められたガス溜りが発生する位置に設けるとよい。
上記鍛造用金型を使用し、成形孔内に鍛造用素材を投入し、成形孔の凹部及び/又は溝部に閉じ込められるガスをガス抜き通路を介して逃がしながら鍛造するとよい。
上記鍛造用素材は、アルミニウム、鉄、マグネシウム、チタンから選ばれる何れか1種の金属または、これらを主成分とする合金であるとよい。
上記鍛造用金型を有する鍛造装置がよい。
本発明で対象としている成形品の有する複雑な形状とは、第1図に示したような、リブ11が高くなっている形状、第2図に示したような、周囲が凹部であるために実質的に凸12が高くなっている形状、或いは、第3図に示したような内燃機関のピストンのような形状を有しているものである。
ガス抜き通路を設ける金型の一実施例について第4図を基に説明する。
ガス抜き通路の形状
本発明のガス抜き通路34は、例えば、第5図(A)に示すようにガス流方向に、少なくとも第1段部X、第2段部Yの2部構成を有している。さらに多段の構成とすることも可能である。第1段部X1は、成形孔35側に設けられる部位である。ここで、第1段部X1と第2段部Y1の接続部Z1は、第1段部X1の断面積より第2段部Y1の断面積が大きくなるよう接続されていれば良い。また、部分的に第2段部Y1より大きい断面積を有していても良い。
第1段部X1の断面積は、0.01〜1mm2(より好ましくは0.03〜0.2mm2)であることが好ましい。一方、第2段部Y1の断面積は、第1段部の断面積の1.04倍以上(より好ましくは1.3〜3倍)であることが好ましい。
第1段部X1の長さは、第1段部X1の面積値の1〜15倍(より好ましくは5〜10倍)であることが好ましい。例えば、第1段部X1の長さは、1〜10mmであることが好ましい。また、第2段部Y1の長さは、下金型31の下側或いは上金型32の上まで貫通した長さであることが好ましい。
本実施例のように構成した場合、第1段部X5への鍛造用素材の侵入の抑制するとともに、侵入した鍛造用素材を切れやすくする。
金型の鍛造成形孔35に対して、ガス抜き通路34の開口部36の位置は、製品形状に応じて決定されるが、空気溜りが生じ易い箇所である限り、製品のコーナー部,行き止まり部,肉厚の大きな部分,肉厚変化の大きな部分等の何れであっても良い。特に、成形順序で最後に成形される箇所に設けるのが、そのような箇所は閉じ込められた空気による欠肉の発生度合いが大きいので、その発生を解消できる点から好ましい。
本発明のガス抜き通路34の向きは、鍛造方向(金型の移動方向)に平行であることに限定されない。そのために、金型設計の自由度が大きくなるので、複雑な形状の金型を容易に設計できる。
第12図に示すように、鍛造成形時に目詰まりを排出した後に第2段部Yに制御ピン90を挿入する機構を設けてもよい。制御ピン90とは、目詰まり時に第2段部Yから退避してエアーピン排出の妨げにならないとともに、通常(目詰まりしていない)時に第2段部Yに進入(上昇)することにより鍛造用素材がガス抜き通路34内の次段(第2段部Y)まで侵入するのを阻止する。また、制御ピン径は、上段穴径より大きく下段穴より小さいものとし、長さは、下段長さより短く、好ましくは小数点第一位のレベルで短く、例えば、好ましくは下段部長さより0.01〜1mm短くする。
ガス抜き通路34は、金型成形孔内に塗布した潤滑剤を排出させる通路としても機能させることが出来る。潤滑カス溜りによる欠肉の解消目的にも使える可能性があるので相乗的に成形品の形状精度が向上する。
第8図〜第10図に本発明の鍛造用金型を使用した、素材投入〜成形〜差込バリ状況〜排出〜次の成形の各工程を示す。
本発明の鍛造用金型30は、上記説明したガス抜き通路34を少なくとも1つ有するものである。他に従来公知のガス抜き通路を組み合わせて有していても良い。そのような場合でも、上記説明したガス抜き通路を有していることにより、本発明の目的は達せられるからである。
本発明に用いる鍛造用素材39の製法は、連続鋳造、押出、圧延等いずれであっても良い。
本発明での鍛造は型鍛造であり、本発明に用いる鍛造装置の構成の一例を、第11図をもとに説明する。鍛造装置は、鍛造機81と、上ボルスター82に取りつけられた上金型83と、下ボルスター84に取り付けられた下金型85とを含むものである。また、本発明に用いる金型の一例を第4図に示す。鍛造用金型30は、金属素材から鍛造成形品を鍛造するための下金型31と上金型32および成形品を下金型32内から取り出すためのノックアウトピン33、またガス抜き通路34を含んで構成されている。
また、本発明の鍛造用金型により鍛造した場合、形成されるエアーピン40の形状が細く短くなる。このため、後処理工程で除去する際に、不良品の発生率を低減できる。また、除去作業の作業工数が軽減できる。
34・・・・・・ガス抜き通路
35・・・・・・鍛造成形孔
36・・・・・・開口部
39・・・・・・鍛造用素材
40・・・・・・エアーピン(目詰まりピン)
90・・・・・・制御ピン
X,X1〜X5・第1段部
Y,Y1〜Y5・第2段部
Z,Z1〜Z5・接続部
Claims (1)
- 成形時に鍛造金型の成形孔内に閉じ込められたガスを排出するためのガス抜き通路を有する鍛造用金型において、
前記ガス抜き通路は、ガス流方向と垂直方向の断面積が異なる複数の段部を有して成形順序で最後に成形される箇所に設けられ、前記成形孔壁面に臨む第1段部の開口部面積がこれに接続する第2段部の開口部面積より小さく、かつ、その開口部が型分割部からなる壁面又は一体型部からなる壁面に設けられ、
前記成形孔壁面に形成された開口部の断面積が0.03〜0.2mm 2 であり、
前記成形孔壁面に形成された開口部の断面の外接円の直径が0.2〜0.5mmであり、
前記成形孔壁面に形成された開口部のガス抜き通路の次の段以降の断面積が、開口部側の断面積の1.3〜3倍であり、
前記成形孔壁面に形成された開口部側の形状部の長さ(mm)が、開口部側の面積値(mm 2 )の5〜10倍であり、
前記第1段部と前記第2段部の径の中心が一致し、その径の大きさの差が0.2〜1mmであり、
前記第1段部にエアーピンが目詰まりした後、鍛造金型の成形孔内のガスが成形工程が進行するにつれて圧縮され、その圧縮による力が前記エアーピンと前記ガス抜き通路との摩擦による抵抗よりも大きくなって、前記エアーピンが前記第2段部まで押し動かされて排出され、
又は、圧縮された前記ガスで前記第2段部まで前記エアーピンが押し動かされなくても、次の成形時の鍛造用素材がフローすることにより前記ガスが更に圧縮されて前記エアーピンが押し動かされるとともに、前記鍛造用素材が前記ガス抜き通路へ侵入することにより、前記エアーピンが前記第2段部まで押し動かされて排出される、
ことを特徴とする鍛造用金型。
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