JP5915937B2 - 鍛造材の製造方法 - Google Patents
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Description
この据込鍛造では、素材の長さをLとし、直径をDとしたときのL/D比が大きい、つまりDに対してLが長いと、据込鍛造を行う際に、軸方向から加圧された素材の中央部ないしその近傍に座屈が生じる。このため、座屈を生じない素材形状の条件としてL/Dを3以下にすべきことが経験上知られている。
しかしながら、特許文献1に開示される据込鍛造法は、素材の一方を拘束し他方の片側から成形するものである。この据込鍛造法は、素材を安定して配置させるために、素材寸法に合わせた金型を用いることが必要である。そのため、場合によっては、据込量に応じた複数個の径外方向変形阻止用の金型を準備する必要がある上、型換えに伴う素材の再加熱も必要となる。
また、上記の据込鍛造法においては、素材の一方を所定高さだけ径外方向変形阻止用の金型を使用して拘束するものである。従い、金型に拘束されていない部分は、いわゆる自由鍛造となる。このため、自由鍛造部分では、軸方向の任意の一部が径外方向に変形したり、径外方向変形阻止用金型と上型との間にバリが発生したりする場合がある。このように、鍛造素材の一部が自由に変形すると、次工程での型入れ鍛造をするためには、鍛造素材の変形した部分を次工程で必要な所定の形状に改めて鍛造したり、バリを切削したりする必要があり、鍛造材の歩留り低下や工数の増加を招く虞がある。
また、本発明は、前記据込鍛造工程と前記型鍛造工程との間には、被鍛造材を再加熱する再加熱工程を具備することが好ましい。
第1押え型1と第2押え型2は、柱状素材4のそれぞれの端部を拘束するために、柱状素材4の横断面に近似した型彫面を形成しておくことが好ましい。また、第1押え型1と第2押え型2に形成する型彫面を型鍛造工程で成形される鍛造材の端部横断面に近似した形状にしておくと、鍛造素材を型鍛造工程で必要な所定の形状に改めて鍛造したり、切削したりする必要がなくなり、鍛造材の歩留り向上や工数の短縮という効果を得ることができる。
この型空間9は、柱状素材4の直径に対し、1.2倍以上の直径を有する空間を形成することが好ましい。これにより、据込代の確保が可能となり、座屈させることなく据込圧下することができる。一方、型空間9は、柱状素材4の直径に対し、1.5倍以下の直径を有する空間を形成することが好ましい。これにより、座屈を生じることなく据込圧下することができる。
本発明で適用する第1押え型1と第2押え型2は、コンクリート等で基礎が施された地面上に配置することが好ましい。これにより、柱状素材4に圧下力を確実に加えて据込圧下することができる。
次に、本発明は、第1据込鍛造工程として、図1(b)に示すように、第1押え型1を下方に配置し、第2押え型2を上方に配置した状態にする。そして、第2押え型2側から柱状素材4を軸方向に所定長さ据込圧下する。ここで、所定長さとは、柱状素材4の直径が型空間9の直径を超えない範囲まで据込圧下し、第2押え型2と中間型3とで形成される予備空間を残すことができる長さをいう。これにより、バリを発生させることなく柱状素材5を据込圧下することができる。
次に、本発明は、第2据込鍛造工程として、図1(c)に示すように、柱状素材4を金型セットに入れたまま、金型セットを上下反転させて、第2押え型2を下方に配置して、第1押え型1を上方に配置した状態とする。このとき、柱状素材4が中間型3の中を第1押え型1の方向にスライドすると同時に、第2押え型2と中間型3とで形成される予備空間が消失し、その結果として第1押え型1と中間型3との間に新たな予備空間が形成される。そして、第1押え型1側から柱状素材4を軸方向に所定長さ据込圧下する。ここで、所定長さとは、型空間9を充満させることができる長さをいう。これにより、図1(d)に示すような所定形状の被鍛造材5が得られる。
また、本発明は、柱状の型空間を有する一組の金型セットのみを用いて据込鍛造するので、据込量に応じて複数個の金型を別途用意する必要がなくなる上、据込鍛造工程において型換えに伴う素材の再加熱もする必要がなく、費用の削減および工数の低減が可能となる。
また、本発明において、柱状素材4とともに金型セットを上下反転する方法としては、例えば、第1押え型1、第2押え型2および中間型3とをボルトやキーあるいはピンにより固定して一体の金型セットとし、マニプレータで前記金型セットを掴んで反転させる方法が適用できる。
例えば、長手方向の中央部に膨らみを有する鍛造材は、以下のように製造することができる。
図2(a)に示すように、先ず、第1据込工程および第2据込工程で予め被鍛造材5の端部を、成形型6、7の型彫面に挿入できるように成形しておく。
次に、図2(b)に示すように、被鍛造材5の長手方向の中央部に膨らみを有した上下一対の成形型6、7で構成される空間に被鍛造材5を挿入して、型空間を充満するように被鍛造材5を圧下する。これにより、本発明は、型鍛造工程でも座屈やバリの発生を抑制しつつ、長手方向の中央部に膨らみを有した鍛造材8を得ることができる。
尚、本発明は、据込鍛造工程と鍛造工程との間には、被鍛造材を鍛造温度まで再加熱する再加熱工程を設けることが好ましい。これにより、本発明は、上記で説明した据込工程から鍛造工程へ移る際に、被鍛造材の温度低下による加工時の疵の発生を抑制することができる。
また、本発明は、座屈やバリを生じることなく、上記柱状素材の長さを1/2L〜1/4Lの範囲に据込圧下するのに好適である。
また、本発明は、上記で据込圧下した被鍛造材を、さらに一対の成形型で直径D=100〜250mm、長さL=100〜800mmの鍛造材に加工するのに好適である。
6.成形型、7.成形型、8.鍛造材、9.型空間
Claims (3)
- 柱状素材の一方端の型押し部となる第1押え型と、前記柱状素材の他方端の型押し部となる第2押え型と、これらの押え型の間にあって柱状の型空間を有する中間型とを具備する金型セットにより、据込鍛造を行なう鍛造材の製造方法であって、
前記中間型の型空間に加熱した柱状素材を挿入し、前記第1押え型を下方に配置し、前記第2押え型を上方に配置して、前記第2押え型側から前記柱状素材を軸方向に所定長さ据込圧下する第1据込鍛造工程を行い、
次いで前記柱状素材とともに前記金型セットの上下を反転させ、前記第2押え型を下方に配置し、前記第1押え型を上方に配置して、前記第1押え型側から前記柱状素材を軸方向に所定長さ据込圧下する第2据込鍛造工程を行うことを特徴とする鍛造材の製造方法。 - 前記第2据込鍛造工程の後に、さらに前記鍛造材を一対の成形型で構成される空間に挿入し、前記成形型で圧下して鍛造材を得る型鍛造工程を具備することを特徴とする請求項1に記載の鍛造材の製造方法。
- 前記第2据込鍛造工程と前記型鍛造工程との間には、被鍛造材を再加熱する再加熱工程を具備することを特徴とする請求項2に記載の鍛造材の製造方法。
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