JP6881135B2 - 型鍛造部材の製造方法及び型鍛造部材の製造設備 - Google Patents
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Description
[製造設備]
図3は、第1の実施形態による型鍛造部材の製造設備のレイアウト図である。図3を参照して、製造設備は、加熱炉3と、傾斜圧延機4と、型鍛造機5とを備える。加熱炉3と傾斜圧延機4との間、及び、傾斜圧延機4と型鍛造機5との間には、搬送機構6が配置される。搬送機構6は、加熱炉3から抽出されたビレットを傾斜圧延機4に搬送したり、傾斜圧延機4で縮径圧延されたビレットを型鍛造機5に搬送したりする。
加熱炉3は、ビレットを所定の温度に加熱する。ビレットはたとえば、通常の分塊圧延工程により製造された丸ビレットである。ビレットの横断面(軸方向に垂直な断面)は円形であることが好ましい。しかしながら、ビレットの横断面は6角形や8角形等の多角形でもよいし、楕円であってもよい。
傾斜圧延機4は加熱炉3の下流に配置される。図4は、傾斜圧延機4を出側から見た斜視図である。図4を参照して、傾斜圧延機4は3つの傾斜ロール40を含む。3つの傾斜ロール40は、パスラインLまわりに等間隔に配置される。図5は、傾斜圧延機4を入側から見た正面図である。図4及び図5では、3つの傾斜ロール40がパスラインLまわりに等間隔(120°ごと)に配置される。
型鍛造機5は傾斜圧延機4の下流に配置される。型鍛造機5は、所望の型鍛造部材(たとえば、クランクシャフト1)形状の型を備え、外径を調整されたビレット7を型鍛造して所望の型鍛造部材(たとえば、クランクシャフト1)の形状にする。型鍛造機5は、いわゆる機械式プレス又は油圧式プレスを用いることができる。型鍛造機5に使用される型はたとえば、上下に一対の金型である。型鍛造機5に使用される型は、製造される型鍛造部材(たとえばクランクシャフト1、フロントアスクル及びコンロッド等)の種類及び大きさに合わせて準備される。
上述の製造設備を用いた型鍛造部材の製造方法は、加熱工程と、縮径圧延工程と、型鍛造工程とを備える。以下の実施形態では、型鍛造品の一例としてクランクシャフト1を想定して説明する。しかしながら、型鍛造品はクランクシャフト1に限定されない。型鍛造品は、型を用いて熱間鍛造されて製造される部材であれば、形状や用途は特に限定されない。
加熱工程では、予め所定の長さに切断したビレット7を加熱炉3に装入して加熱する。加熱時間及び加熱温度は、ビレット7の鋼種、大きさ及び型鍛造部材の形状等に応じて適宜設定できる。
縮径圧延工程では、初めに、加熱されたビレット7を加熱炉3から抽出する。そして、3つの傾斜ロール40を含む傾斜圧延機4によってビレット7を全体に亘って縮径圧延し所望の外径に調整する。
型鍛造工程では、外径を調整されたビレット7を型鍛造機5で型鍛造する。型鍛造工程では、所望の型鍛造部材の形状の型(たとえば、一対の金型)内にビレット7を配置してプレスする。これによりビレット7を変形して所望の型鍛造部材の形状にする。型の形状はたとえば、クランクシャフト1の形状である。型鍛造工程は、荒打ち及び仕上げ打ちを備えてもよい。型の形状は、フロントアクスル及びコンロッド等の他の型鍛造部材の形状であってもよい。
上述の第1の実施形態では、型鍛造部材の製造設備は、加熱炉3と、傾斜圧延機4と、型鍛造機5とを備えた。製造設備はさらに、据込鍛造機を備えることが好ましい。
図9は、据込鍛造機8の側面図である。図9では、据込鍛造機8の一部を断面図(ハッチング部分)で示す。図9を参照して、据込鍛造機8は、第1据込鍛造金型81と、第2据込鍛造金型82と、据込駆動機構83とを備える。図9を参照して、第1据込鍛造金型81と第2据込鍛造金型82とは、水平方向に配列される。第1据込鍛造金型81と、第2据込鍛造金型82とは、後述するテーパー穴810及び820とが互いに対向する向きで配置される。第1据込鍛造金型81及び第2据込鍛造金型82は、据込鍛造時のビレット7の中心軸の延長線上に配置される。据込鍛造時には、第1据込鍛造金型81と第2据込鍛造金型82との間にビレット7が配置される。
図10は、第1及び第2テーパー穴810、820の中心軸を含む、第1及び第2据込鍛造金型81、82の断面図である。図10を参照して、第1据込鍛造金型81は、第1ビレット対向面811と、第1裏面812とを含む。第1ビレット対向面811は、据込鍛造時のビレット7の第1端面70に対向する第1テーパー穴810を含む。第1裏面812は、第1ビレット対向面811と反対側に配置される。第2据込鍛造金型82は、第2ビレット対向面821と、第2裏面822とを含む。第2ビレット対向面821は、据込鍛造時のビレット7の第2端面71に対向する第2テーパー穴820を含む。第2裏面822は、第2ビレット対向面821と反対側に配置される。
図10を参照して、第1テーパー穴810は、第1内周面813を含む。第1テーパー穴810の中心軸を含む、第1据込鍛造金型81の断面(たとえば、図10)における第1内周面813の幅は、第1ビレット対向面811から第1裏面812に向かって減少する。第2テーパー穴820は、第2内周面823を含む。第2テーパー穴820の中心軸を含む、第2据込鍛造金型82の断面(たとえば、図10)における第2内周面823の幅は、第2ビレット対向面821から第2裏面822に向かって減少する。
据込駆動機構83は、第1据込鍛造金型81を、据込鍛造時のビレット7の軸方向に駆動可能である。図9を参照して、据込鍛造時には、据込駆動機構83により、第1据込鍛造金型81が図中矢印で示す方向に駆動する。そして、第1据込鍛造金型81を第2据込鍛造金型82へ相対的に近づける。これにより、ビレット7の端部が据込鍛造される。
図25は、据込鍛造機8が第1及び第2拘束工具91、92を備える場合において、据込鍛造時のビレット7の軸方向から見たビレット7の軸方向中央部及び第1及び第2の拘束工具91、92の断面図である。図25を参照して、第1及び第2拘束工具91、92は、ビレット7の側面72と接触する第1及び第2拘束面910及び920を含む。
好ましくは、図25及び図26において示すとおり、第1及び第2拘束面910、920の据込鍛造時のビレット7の軸方向から見た断面の形状は弓状である。第1及び第2拘束面910、920の断面形状が弓状であれば、据込鍛造時におけるビレット7と第1及び第2拘束面910、920との接触面積を大きくすることができる。このため、据込鍛造時において、第1及び第2拘束面910、920がビレット7の形状を維持しつつ、ビレット7を拘束しやすい。そのため、より効率的にビレット7の座屈を抑制できる。ここで、弓状とは、一部又は全体が弧をなして曲がっている状態をいう。弓状はたとえば、楕円弧、円弧である。弓状は、複数の曲率を有した形状であってもよいし、中央部が曲率を有し、端部が直線状となっている形状でもよい。
図25を参照して、第1弾性部材95は、第1拘束工具91と第1拘束工具支持機構93との間に配置される。第2弾性部材96は、第2拘束工具92と第2拘束工具支持機構94との間に配置される。ここでいう弾性部材とは、外力を加えられた場合にひずみが生じて変形するものの、外力が除去されたときには元の形状に戻る部材を意味する。弾性部材はたとえば、ばね及びゴム等である。
第1拘束工具支持機構93は、第1拘束工具91の第1拘束面910と反対側に配置され、第1拘束工具91を支持する。第2拘束工具支持機構94は、第2拘束工具92の第2拘束面920と反対側に配置され、第2拘束工具92を支持する。
据込鍛造が必要か否かは、加熱炉3に装入されるビレット7の鋼種、外径及び傾斜圧延機4での圧下量等に応じて決まる。したがって、上記製造方法はさらに、加熱工程後であって据込鍛造工程前に、振り分け工程を備えても良い。振り分け工程では、据込鍛造対象のビレット7を据込鍛造機8に供給し、据込鍛造対象外のビレット7を傾斜圧延機4に供給する。
3 加熱炉
4 傾斜圧延機
40 傾斜ロール
5 型鍛造機
7 ビレット
70、71 ビレット端面
72 ビレット側面
8 据込鍛造機
81、82 据込鍛造金型
810、820 テーパー穴
811、821 据込鍛造金型のビレット対向面
812、822 据込鍛造金型の裏面
813、823 テーパー穴の内周面
83 据込駆動機構
91、92 拘束工具
93、94 拘束工具支持機構
910、920 拘束工具の拘束面
95、96 弾性部材
600 振り分け機構
Claims (12)
- 上流から下流に向かって順に、加熱炉、3つの傾斜ロールを備える傾斜圧延機、及び、型鍛造機を備える製造設備を用いて製造される、型鍛造部材の製造方法であって、
前記加熱炉でビレットを加熱する加熱工程と、
加熱された前記ビレットを前記傾斜圧延機で縮径圧延して所望の外径に調整する縮径圧延工程と、
前記外径を調整された前記ビレットを前記型鍛造機で型鍛造する型鍛造工程とを備える、型鍛造部材の製造方法。 - 請求項1に記載の型鍛造部材の製造方法であってさらに、
前記製造設備はさらに、前記加熱炉と前記傾斜圧延機との間に据込鍛造機を備え、
前記製造方法は、
前記加熱工程後であって前記縮径圧延工程前に、前記据込鍛造機を用いて前記ビレットに対して据込鍛造を実施し、前記ビレットの端部をテーパー形状にする据込鍛造工程を備える、型鍛造部材の製造方法。 - 請求項2に記載の型鍛造部材の製造方法であってさらに、
前記加熱工程後であって前記据込鍛造工程前に、据込鍛造対象の前記ビレットを前記据込鍛造機に供給し、据込鍛造対象外の前記ビレットを前記傾斜圧延機に供給する振り分け工程を備え、
前記据込鍛造工程では、据込鍛造対象の前記ビレットを据込鍛造し、
前記縮径圧延工程では、前記据込鍛造工程後の前記ビレット、及び、据込鍛造対象外の前記ビレットを縮径圧延する、型鍛造部材の製造方法。 - 請求項3に記載の型鍛造部材の製造方法であって、
前記振り分け工程では、前記縮径圧延工程における前記ビレットの圧下量に応じて、据込鍛造対象の前記ビレットを前記据込鍛造機に供給し、据込鍛造対象外の前記ビレットを前記傾斜圧延機に供給する、型鍛造部材の製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の型鍛造部材の製造方法であって、
前記型鍛造部材はクランクシャフトである、型鍛造部材の製造方法。 - 第1端面と、前記第1端面と反対側の第2端面と、前記第1端面と前記第2端面との間の側面とを含むビレットを加熱する加熱炉と、
前記加熱炉の下流に配置され、3つの傾斜ロールを備え、前記ビレットを縮径圧延して所望の外径に調整する傾斜圧延機と、
前記傾斜圧延機の下流に配置され、所望の型鍛造部材の形状の型を備え、外径を調整された前記ビレットを型鍛造して所望の型鍛造部材の形状にする型鍛造機とを備える、型鍛造部材の製造設備。 - 請求項6に記載の型鍛造部材の製造設備であってさらに、
前記加熱炉と前記傾斜圧延機との間に配置され、
前記据込鍛造時の前記ビレットの前記第1端面に対向する第1テーパー穴を含む第1ビレット対向面と、前記第1ビレット対向面と反対側に配置される第1裏面とを含む第1据込鍛造金型と、
前記据込鍛造時の前記ビレットの前記第2端面に対向する第2テーパー穴を含む第2ビレット対向面と、前記第2ビレット対向面と反対側に配置される第2裏面とを含む第2据込鍛造金型と、
前記第1据込鍛造金型を、据込鍛造時の前記ビレットの軸方向に駆動可能な据込駆動機構とを備え、
前記第1据込鍛造金型と前記第2据込鍛造金型とは、水平方向に配列され、
前記第1テーパー穴は、
第1内周面を含み、
前記第1据込鍛造金型の前記第1テーパー穴の中心軸を含む断面における前記第1内周面の幅は、前記第1ビレット対向面から前記第1裏面に向かって減少し、
前記第2テーパー穴は、
第2内周面を含み、
前記第2据込鍛造金型の前記第2テーパー穴の中心軸を含む断面における前記第2内周面の幅は、前記第2ビレット対向面から前記第2裏面に向かって減少する、据込鍛造機を備える、型鍛造部材の製造設備。 - 請求項7に記載の型鍛造部材の製造設備であって、
前記据込鍛造機はさらに、
前記据込鍛造時において、前記ビレットの軸方向中央部の軸周りに配置され、前記ビレットの側面と接触する第1拘束面を含む第1拘束工具と、
前記据込鍛造時において、前記ビレットを挟んで前記第1拘束工具の反対側であって、且つ、前記据込鍛造時の前記ビレットの軸方向中央部の軸周りに配置され、前記ビレットの側面と接触する第2拘束面を含む第2拘束工具と、
前記第1拘束工具の前記第1拘束面と反対側に配置され、前記第1拘束工具を支持する第1拘束工具支持機構と、
前記第2拘束工具の前記第2拘束面と反対側に配置され、前記第2拘束工具を支持する第2拘束工具支持機構とを備える、型鍛造部材の製造設備。 - 請求項8に記載の型鍛造部材の製造設備であって、
前記据込鍛造機はさらに、
前記第1拘束工具と前記第1拘束工具支持機構との間に配置される第1弾性部材と、
前記第2拘束工具と前記第2拘束工具支持機構との間に配置される第2弾性部材とを備える、型鍛造部材の製造設備。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載の型鍛造部材の製造設備であってさらに、
据込鍛造対象の前記ビレットを前記据込鍛造機に供給し、据込鍛造対象外の前記ビレットを前記傾斜圧延機に供給する振り分け機構を備え、
前記据込鍛造機は、据込鍛造対象の前記ビレットを据込鍛造し、
前記傾斜圧延機は、据込鍛造後の前記ビレット、及び、据込鍛造対象外の前記ビレットを縮径圧延する、型鍛造部材の製造設備。 - 請求項10に記載の型鍛造部材の製造設備であって、
前記振り分け機構は、前記傾斜圧延機での前記ビレットの圧下量に応じて、据込鍛造対象の前記ビレットを前記据込鍛造機に供給し、据込鍛造対象外の前記ビレットを前記傾斜圧延機に供給する、型鍛造部材の製造設備。 - 請求項6〜11のいずれか1項に記載の型鍛造部材の製造設備であって、
前記型鍛造部材はクランクシャフトである、型鍛造部材の製造設備。
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