JP7260787B2 - 円形材の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、円形材の製造方法に関する。

鉄道用車輪、ギア、リング等といった円形材は、例えば、次のように製造される。初めに、円柱素材を加熱する。次に、加熱された円柱素材に対して鍛造を実施する。その後、必要に応じて圧延、熱処理、機械加工等を実施し、所定の外形及び寸法の円形材を製造する。

例えば、特許文献１は、円形材の一種であるアイドルギアの製造方法を開示する。この製造方法では、初めに円柱素材を上型及び下型で圧下する。上型及び下型の加工面は、平坦面と、平坦面の外周領域に配置される湾曲面と、を含む。上型の湾曲面及び下型の湾曲面は、半径方向外側に向かうにつれて互いに離反する。円柱素材は、上型及び下型の加工面に沿って変形し、外周領域が厚肉の一次成形品となる。この一次成形品を別の金型で更に圧下し、切削加工等を施すことにより、アイドルギアが製造される。

特開２０１８－２４０１２号公報

ところで、円形材の製造では、円柱素材を加熱した後、鍛造を開始するまでに円柱素材の温度がある程度低下する。円柱素材の縁部は、他の部分と比較して冷却されやすく、その変形抵抗が高くなりやすい。そのため、例えば特許文献１の製造方法のように、円柱素材の全体を上型及び下型の加工面で圧下すると、円柱素材の縁部が加工面に接触し、加工面によって拘束されるおそれがある。

一方、円柱素材の縁部以外の部分は、比較的高温であり、その変形抵抗が小さいため、半径方向外側に向かって流動する。流動した材料は、加工面に拘束された縁部にも回り込むが、縁部の近傍には材料が充填されない部分が生じ得る。この部分は、最終的に製造される円形材の端面に凹みとして残存する。また、流動した材料が縁部に回り込んで、凹みを生じない形で縁部の近傍に充填されたとしても、最終的に製造される円形材の端面には、加工面に拘束されていた縁部に沿い、線状の疵が生じ得る。このような凹み及び線状の疵を折れ込み疵という。

本開示は、折れ込み疵の発生を抑制することができる円形材の製造方法を提供することを課題とする。

本開示に係る円形材の製造方法は、第１鍛造工程と、第２鍛造工程と、を備える。第１鍛造工程では、加熱された円柱素材の一端面を第１下型に対向させて円柱素材を第１下型上に載置する。そして、第１上型を下降させ、円柱素材を第１上型の加工面及び第１下型の加工面で圧下することによって、円柱素材の上下の縁部を第１上型及び第１下型の加工面の外側に移動させ、縁部が上端及び下端に位置する中間体を成形する。第２鍛造工程では、縁部を含む中間体の外周部を、第２上型及び第２下型で圧下する。

本開示に係る円形材の製造方法によれば、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

図１は、第１実施形態に係る円形材の製造方法で用いるプレス装置の片側縦断面図である。 図２は、第１鍛造工程において円柱素材を第１下型に載置した状態を示す図である。 図３は、第１鍛造工程において第１上型及び第１下型による円柱素材の圧下開始時を示す図である。 図４は、第１鍛造工程において中間体が成形された状態を示す図である。 図５は、第２鍛造工程において第２上型及び第２下型による中間体の外周部の圧下開始時を示す図である。 図６は、第２鍛造工程の終了時を示す図である。 図７は、一般的な上型及び下型による円柱素材の圧下開始直後を示す図である。 図８は、一般的な上型及び下型で製造された円形材に発生する折れ込み疵を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る円形材の製造方法において、中間体が成形された状態を示す図である。 図１０は、図９に示す中間体の外周部がある程度圧下された状態を示す図である。 図１１は、第１鍛造工程の別例を示す図である。 図１２は、第２鍛造工程の別例を示す図である。

実施形態に係る円形材の製造方法は、第１鍛造工程と、第２鍛造工程と、を備える。第１鍛造工程では、加熱された円柱素材の一端面を第１下型に対向させて円柱素材を第１下型上に載置する。そして、第１上型を下降させ、円柱素材を第１上型の加工面及び第１下型の加工面で圧下することによって、円柱素材の上下の縁部を第１上型及び第１下型の加工面の外側に移動させ、縁部が上端及び下端に位置する中間体を成形する。第２鍛造工程では、縁部を含む中間体の外周部を、第２上型及び第２下型で圧下する（第１の構成）。

第１の構成に係る円形材の製造方法において、第１鍛造工程では、円柱素材を第１上型の加工面及び第１下型の加工面で圧下することによって、中間体を成形する。円柱素材が圧下されたとき、円柱素材の縁部は、第１上型及び第１下型の加工面の外側に移動するため、加工面に拘束されない。第１鍛造工程に続く第２鍛造工程では、縁部を含む中間体の外周部を第２上型及び第２下型で圧下する。縁部は、中間体の上端及び下端に位置しているため、第２上型及び第２下型と最初に接触して押し潰される。これにより、縁部の近傍にも材料が充填されるため、円柱素材から製造される円形材に凹みが生じにくい。また、縁部自体が押し潰されるため、円形材には線状の疵も生じにくい。そのため、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

第１の構成において、円柱素材は、第１上型及び第１下型の加工面の半径以上の半径を有するのが好ましい（第２の構成）。

円柱素材の半径が第１上型及び第１下型の加工面の半径よりも大きい場合、円柱素材を第１下型に載置した時点で、円柱素材の縁部が加工面の外側に位置づけられる。そのため、円柱素材の縁部が第１上型及び第１下型の加工面に接触して拘束されることはない。円柱素材の半径が第１上型及び第１下型の加工面の半径と等しい場合、第１上型及び第１下型で円柱素材を圧下すると、円柱素材の縁部は、第１上型及び第１下型の加工面に拘束されることなく、当該加工面の外側に直ちに押し出される。よって、第２の構成によれば、より確実に、第１上型及び第１下型の加工面による円柱素材の縁部の拘束を防止することができる。

第１又は第２の構成において、第２上型は、第１上型の外周側に配置され、第１上型を取り囲み、第２下型は、第１下型の外周側に配置され、第１下型を取り囲むのが好ましい（第３の構成）。

第３の構成によれば、第２上型及び第２下型が第１上型及び第１下型を取り囲むように配置されているため、第１鍛造工程において中間体を成形した後、第１上型及び第１下型で中間体を挟み、保持した状態で第２鍛造工程を実施することができる。すなわち、中間体の外周部を安定して圧下することができる。

第３の構成において、第２鍛造工程は、第１上型が下死点に到達した後に開始されてもよい（第４の構成）。

第１上型が下死点に近づくにつれて、第１上型が第１下型とともに中間体を保持する力は大きくなる。第４の構成によれば、第１上型が下死点に到達し、第１上型及び第１下型によって中間体をしっかりと保持した状態で第２鍛造工程が開始されるため、中間体の外周部をより安定して圧下することができる。

第３の構成において、第１鍛造工程では、第１上型を下死点に到達する前に停止させて中間体を成形し、第２鍛造工程では、第１上型の下降を再開し、第１上型及び第２上型を同時に下死点に到達させてもよい（第５の構成）。

第１上型が下死点に近づくにつれて、第１上型及び第１下型の加工面の外側に押し出される材料の体積が大きくなる。この材料の体積が大きくなるほど、中間体の外周部を所望の形状に成形することが困難になる。これに対し、第５の構成では、第１上型を下死点に到達する前に停止させて中間体を成形するため、第１上型及び第１下型の加工面の外側に押し出される材料の体積を低減することができる。よって、中間体の外周部を所望の形状、すなわち、縁部が上端及び下端に位置する形状に容易に成形することができる。よって、第２鍛造工程において、第２上型及び第２下型による縁部の先行圧下をより確実に行うことができる。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分に
は同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第１実施形態＞
［プレス装置１００の構成］
第１実施形態の円形材の製造方法では、図１に示すプレス装置１００を用いて円形材を製造する。図１は、プレス装置１００の片側縦断面図である。図１を参照して、まず、プレス装置１００の構成について説明する。プレス装置１００は、第１上型１０Ａと、第１下型１０Ｂと、第２上型２０Ａと、第２下型２０Ｂと、を含む。

第１上型１０Ａは、ホルダ１１を介してスライド３０に取り付けられる。第１上型１０Ａは、加工面１２Ａを有する。加工面１２Ａは、第１上型１０Ａの下面に設けられる。

第１下型１０Ｂは、第１上型１０Ａの下方に配置される。第１下型１０Ｂは、ボルスタプレート４０に固定される。第１下型１０Ｂは、加工面１２Ｂを有する。加工面１２Ｂは、第１下型１０Ｂの上面に設けられる。加工面１２Ｂは、加工面１２Ａと対向する。加工面１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、概略円形状であり、半径Ｒ１を有する。

第２上型２０Ａは、第１上型１０Ａの外周側に配置され、第１上型１０Ａを取り囲む。第２上型２０Ａの内周面は、第１上型１０Ａの外周面に接触又は近接する。第２上型２０Ａは、伸縮機構２１Ａを介してスライド３０に取り付けられる。伸縮機構２１Ａは、例えば、油圧シリンダ、エアシリンダである。第２上型２０Ａは、加工面２２Ａを下面に有する。

第２下型２０Ｂは、第２上型２０Ａの下方に配置される。第２下型２０Ｂは、第１下型１０Ｂの外周側に配置され、第１下型１０Ｂを取り囲む。第２下型２０Ｂの内周面は、第１下型１０Ｂの外周面に接触又は近接する。第２下型２０Ｂは、伸縮機構２１Ａとは別の伸縮機構２１Ｂを介してボルスタプレート４０に取り付けられる。伸縮機構２１Ｂは、例えば、油圧シリンダ、エアシリンダである。第２下型２０Ｂは、加工面２２Ｂを上面に有する。加工面２２Ｂは、加工面２２Ａと対向する。加工面２２Ａ，２２Ｂはそれぞれ、概略円環形状である。

［円形材の製造方法］
次に、図２～図６を参照して、プレス装置１００を用いた円形材の製造方法について説明する。円形材の製造方法は、第１鍛造工程と、第２鍛造工程と、を備える。

（第１鍛造工程）
図２を参照して、初めに、円柱素材１１０を準備し、公知の加熱炉で加熱する。円柱素材１１０は、例えば１０００～１２００℃に加熱される。第１鍛造工程では、加熱された円柱素材１１０の一端面を第１下型１０Ｂに対向させて円柱素材１１０を第１下型１０Ｂ上に載置する。円柱素材１１０は、その中心軸が第１下型１０Ｂの加工面１２Ｂの中心と一致するように、加工面１２Ｂ上に配置される。

円柱素材１１０は、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１以上の半径Ｒを有する。第１実施形態では、円柱素材１１０は、加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１よりも大きい半径Ｒを有する。したがって、円柱素材１１０を第１下型１０Ｂ上に載置した状態で、円柱素材１１０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂは加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に位置している。円柱素材１１０の一端面、すなわち下面の外周縁部が、縁部１１１Ｂである。円柱素材１１０の他端面、すなわち上面の外周縁部が、縁部１１１Ａである。

円柱素材１１０を第１下型１０Ｂ上に載置した後、スライド３０を下降させることで、第１上型１０Ａを下降させる。スライド３０の下降に伴い、第２上型２０Ａも下降する。ただし、伸縮機構２１Ａが収縮状態にあるため、第２上型２０Ａの加工面２２Ａは、第１上型１０Ａの加工面１２Ａよりも上方に位置する。そのため、図３に示すように、第１上型１０Ａの加工面１２Ａのみが円柱素材１１０の上面に接触する。第１上型１０Ａを更に下降させると、第１上型１０Ａの加工面１２Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ｂによって円柱素材１１０が圧下される。

円柱素材１１０は、加工面１２Ａ，１２Ｂによって上下から押圧される。円柱素材１１０のうち押圧された部分の材料は、半径方向外側、すなわち加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に向かって流動する。加工面１２Ａ，１２Ｂの外側では、加工面１２Ａ，１２Ｂによる拘束がないため、円柱素材１１０の材料は、半径方向外側だけでなく、上下方向にも流動する。この材料の流動は、縁部１１１Ａ，１１１Ｂを、加工面１２Ａ，１２Ｂの更に外側に移動させるとともに、上下方向にも移動させる。

第１上型１０Ａが下死点に到達したら、スライド３０を停止させる。これにより、図４に示す中間体１２０が成形され、第１鍛造工程が終了する。

中間体１２０において、縁部１１１Ａ，１１１Ｂは上端及び下端に位置している。縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、中間体１２０の外周部１２１に含まれる。外周部１２１は、中間体１２０のうち、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に位置する部分である。外周部１２１は、縦断面視で、実質的に横向きの扇形状をなす。縁部１１１Ａは、縦断面視で扇形状の外周部１２１において、円弧の上端部を構成する。縁部１１１Ｂは、縦断面視で扇形状の外周部１２１において、円弧の下端部を構成する。中間体１２０の肉厚は、縁部１１１Ａ，１１１Ｂの位置で最大となる。すなわち、中間体１２０において、縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、それぞれ、他の部分よりも上方及び下方に突出している。第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂで圧下された部分において、中間体１２０は肉厚ｔ１を有する。

（第２鍛造工程）
第１鍛造工程の終了後、第２鍛造工程が実施される。第２鍛造工程では、縁部１１１Ａ，１１１Ｂを含む中間体１２０の外周部１２１を、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂで圧下する。具体的には、スライド３０を停止したまま、すなわち第１上型１０Ａを下死点に位置させたまま、伸縮機構２１Ａを伸長させ、第２上型２０Ａを下降させる。また、伸縮機構２１Ｂを伸長させ、第２下型２０Ｂを上昇させる。これにより、図５に示すように、第２上型２０Ａの加工面２２Ａが縁部１１１Ａに接触し、第２下型２０Ｂの加工面２２Ｂが縁部１１１Ｂに接触する。加工面２２Ａ，２２Ｂは、同時に縁部１１１Ａ，１１１Ｂに接触するのが好ましい。

第２上型２０Ａを更に下降、第２下型２０Ｂを更に上昇させると、縁部１１１Ａ，１１１Ｂが加工面２２Ａ，２２Ｂによって圧下される。加工面２２Ａ，２２Ｂは、縁部１１１Ａ，１１１Ｂを押し潰した後に、縁部１１１Ａ，１１１Ｂ以外の外周部１２１を圧下する。

図６を参照して、第２上型２０Ａが下死点に到達し、第２下型２０Ｂが上死点に到達すると、円形材１３０が完成する。このとき、第２上型２０Ａの加工面２２Ａと第２下型２０Ｂの加工面２２Ｂとの間隔は、第１上型１０Ａの加工面１２Ａと第１下型１０Ｂの加工面１２Ｂとの間隔と一致している。すなわち、円形材１３０は、全体的に肉厚ｔ１を有する。円形材１３０は、最終製品であってもよいが、円形材１３０に更なる鍛造、圧延、熱処理、機械加工等を施して最終製品としてもよい。

［効果］
一般的な方法で円形材を製造する場合、例えば図７に示すように、上型５０Ａ及び下型５０Ｂの加工面５１Ａ，５１Ｂで円柱素材１１０の全体を圧下する。この場合、円柱素材１１０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、圧下開始から終了まで加工面５１Ａ，５１Ｂに接触し、拘束される。また、縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、円柱素材１１０の他の部分と比較して低温であり、変形抵抗が高い。そのため、加工面５１Ａ，５１Ｂで圧下しても、縁部１１１Ａ，１１１Ｂ及びその近傍では、材料が半径方向外側にほとんど流動しない。一方、円柱素材１１０のうち、縁部１１１Ａ，１１１Ｂ以外の部分では、半径方向外側に向かって材料が流動する。この材料は、加工面５１Ａ，５１Ｂに拘束された縁部１１１Ａ，１１１Ｂに回り込む（図７中の矢印参照）。しかしながら、縁部１１１Ａ，１１１Ｂ及びその近傍では材料が流動しにくいため、充填されない部分が生じる。この部分は、図８に示すように、円形材１４０の表面に折れ込み疵（符号Ｘ部分）として残存する。また、縁部１１１Ａ，１１１Ｂの近傍に材料が充填されたとしても、円形材１４０の表面には、加工面５１Ａ，５１Ｂに拘束された縁部１１１Ａ，１１１Ｂに沿い、線状の折れ込み疵（図示せず）が生じる場合がある。このような折れ込み疵は、円形材１４０に大きな割れを生じさせる可能性がある。そのため、機械加工により、円形材１４０から折れ込み疵を除去する必要がある。

これに対し、第１実施形態の円形材１３０の製造方法では、第１鍛造工程において円柱素材１１０を中間体１２０に成形し、第２鍛造工程において当該中間体１２０から円形材１３０を製造する。第１鍛造工程において、円柱素材１１０を第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂで圧下すると、円柱素材１１０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に移動する。そのため、縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、加工面１２Ａ，１２Ｂに接触せず、拘束されない。続く第２鍛造工程では、中間体１２０の外周部１２１を第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂの加工面２２Ａ，２２Ｂで圧下する。縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、外周部１２１の上下端に位置しているため、他の部分に先行して加工面２２Ａ，２２Ｂによって圧下され、押し潰される。これにより、縁部１１１Ａ，１１１Ｂの近傍にも図７及び図８において示したようなかたちで材料が回り込むことがなく充填される。よって、折れ込み疵の発生を抑制することができる。この結果、折れ込み疵を除去するための機械加工が不要になり、円形材１３０の製造工程を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

第１実施形態の円形材１３０の製造方法において、円柱素材１１０は、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１よりも大きい半径Ｒを有する。そのため、円柱素材１１０を第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂで圧下し始める時点において、縁部１１１Ａ，１１１Ｂは既に加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に位置している。したがって、縁部１１１Ａ，１１１Ｂを加工面１２Ａ，１２Ｂと確実に非接触にすることができ、第１鍛造工程中の縁部１１１Ａ，１１１Ｂの拘束を防止することができる。よって、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

円柱素材１１０の半径Ｒは、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１と同じであってもよい。この場合、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂで円柱素材１１０を圧下すると、円柱素材１１０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に直ちに押し出される。したがって、縁部１１１Ａ，１１１Ｂが第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂに拘束されることなく、円柱素材１１０を圧下することができる。よって、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

ただし、円柱素材１１０の半径Ｒは、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１よりもわずかに小さくてもよい。この場合、加工面１２Ａ，１２Ｂによる圧下開始時点では、縁部１１１Ａ，１１１Ｂが加工面１２Ａ，１２Ｂと接触する。しかしながら、圧下により円柱素材１１０の材料が半径方向外側に流動することで、縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に直ちに押し出される。よって、この場合であっても、加工面１２Ａ，１２Ｂによる縁部１１１Ａ，１１１Ｂの拘束が発生せず、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

円柱素材１１０の半径Ｒと、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１との比Ｒ／Ｒ１は、０．８以上、１．５以下であるのが好ましい。より好ましくは、比Ｒ／Ｒ１の下限は０．９であり、上限は１．２である。

第１実施形態の円形材１３０の製造方法では、第１上型１０Ａが、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂとは独立して昇降するプレス装置１００を用いて円形材１３０を製造する。すなわち、いわゆる複合加工によって円形材１３０を製造し、第１鍛造工程と第２鍛造工程とを一のプレス装置１００を用いて連続して実施する。第２鍛造工程では、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂで中間体１２０を保持した状態で、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂによって外周部１２１を圧下することができる。これにより、中間体１２０の外周部１２１を安定して圧下することができ、所望の形状の円形材１３０を容易に成形することができる。

第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂによる保持力は、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂによる圧下が進行するにつれ高くなる。第１実施形態の円形材１３０の製造方法では、第１上型１０Ａが下死点に到達した後、第２鍛造工程が実施される。すなわち、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂによる保持力が十分に高い状態で、第２鍛造工程が開始されるため、中間体１２０の外周部１２１を安定して圧下することができる。

＜第２実施形態＞
続いて、図９及び図１０を参照して、第２実施形態の円形材１３０の製造方法について説明する。第２実施形態の円形材１３０の製造方法では、第１実施形態と同じプレス装置１００を用いて円形材１３０を製造する。

第１鍛造工程では、図９に示すように、スライド３０の下降を制御し、第１上型１０Ａを下死点に到達する前に停止させて中間体１５０を成形する。具体的には、加熱された円柱素材１１０を第１下型１０Ｂ上に載置した後、スライド３０を下降させ、円柱素材１１０を第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂで圧下する。ただし、第１上型１０Ａが下死点に到達する前に、スライド３０の下降を停止し、第１上型１０Ａの下降を停止させる。これにより、材料がある程度半径方向外側に流動し、中間体１５０が成形され、第１鍛造工程が終了する。

中間体１５０は、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂで圧下された部分において、肉厚ｔ２を有する。肉厚ｔ２は、第１実施形態における中間体１２０の肉厚ｔ１よりも厚い（図４）。中間体１５０において、加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に位置する部分は、外周部１５１である。外周部１５１は、縁部１１１Ａ，１１１Ｂを含む。縁部１１１Ａ，１１１Ｂは、中間体１５０において、上端及び下端に位置している。

第１鍛造工程に続く第２鍛造工程では、まず、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂの加工面２２Ａ，２２Ｂによって、中間体１５０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂを圧下する。具体的には、スライド３０を停止したまま、伸縮機構２１Ａを伸長させ、図１０に示すように、第２上型２０Ａを、その加工面２２Ａが第１上型１０Ａの加工面１２Ａと同じ高さになる位置まで下降させる。また、伸縮機構２１Ｂを伸長させ、第２下型２０Ｂを、その加工面２２Ｂが第１下型１０Ｂの加工面１２Ｂと同じ高さになる位置まで上昇させる。第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂは、同時に、同速度で下降及び上昇するのが好ましい。

これにより、第２上型２０Ａの加工面２２Ａと第２下型２０Ｂの加工面２２Ｂとの間隔が、第１上型１０Ａの加工面１２Ａと第１下型１０Ｂの加工面１２Ｂとの間隔と一致する。両上下型１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの間隔が一致した後、伸縮機構２１Ａ，２１Ｂの伸長を停止し、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂの下降及び上昇を停止する。これにより、中間体１５０の外周部１５１がある程度圧下される。

次に、第１上型１０Ａの下降を再開し、第１上型１０Ａ及び第２上型２０Ａを同時に下死点に到達させる。具体的には、第２下型２０Ｂを停止させたままで、スライド３０の下降を再開させ、第１上型１０Ａ及び第２上型２０Ａを再び下降させる。これにより、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂの加工面２２Ａ，２２Ｂによって外周部１５１が更に圧下され、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂによって外周部１５１以外の部分が更に圧下される。第１上型１０Ａ及び第２上型２０Ａが下死点に到達すると、円形材１３０が完成する。

第２実施形態の円形材１３０の製造方法によれば、第１鍛造工程において、第１上型１０Ａを下死点に到達する前に停止させるため、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に押し出される材料の体積が低減される。これにより、中間体１５０の外周部１５１の体積を小さくすることができ、縁部１１１Ａ，１１１Ｂが上端及び下端に位置する形状に成形しやすい。したがって、第２鍛造工程において、縁部１１１Ａ，１１１Ｂを第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂの加工面２２Ａ，２２Ｂで確実に先行圧下することができる。よって、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

以上、本実施形態の円形材の製造方法について説明した。その他、本開示は上記の実施形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

上記の各実施形態では、第２上型２０Ａ及び第２下型２０Ｂが、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの外周側に配置されたプレス装置１００で円形材１３０を製造する。しかしながら、本開示の円形材１３０の製造方法は、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、第１鍛造工程において、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂのみが取り付けられたプレス装置２００で円柱素材１１０を圧下し、中間体１２０を成形してもよい。この場合、第２鍛造工程では、図１２に示すように、円形材１３０全体の形状が型取られた第２上型６０Ａ及び第２下型６０Ｂが取り付けられたプレス装置３００で中間体１２０を圧下し、円形材１３０を製造する。

このような円形材１３０の製造方法であっても、第１鍛造工程において、円柱素材１１０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂを第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に移動させ、中間体１２０の上端及び下端に位置させることができる。第２鍛造工程において、第２上型６０Ａ及び第２下型６０Ｂの加工面６１Ａ，６１Ｂで中間体１２０の縁部１１１Ａ，１１１Ｂを他の部分に先行して圧下することができる。よって、折れ込み疵の発生を抑制することができる。

図１１に示すプレス装置２００において、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂは、概略円柱形状となっている。しかしながら、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂは、概略円錐台形状であってもよい。例えば、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂはそれぞれ、加工面１２Ａ，１２Ｂの外周側に配置されるテーパ面（図示せず）を含んでいてもよい。このテーパ面は、加工面１２Ａ，１２Ｂの圧下により、加工面１２Ａ，１２Ｂの外側に移動した縁部１１１Ａ，１１１Ｂと接触しないように設けられる。

上記の各実施形態では、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの加工面１２Ａ，１２Ｂは、概ね平坦となっている。しかしながら、加工面１２Ａ，１２Ｂは平坦でなくてもよい。例えば、加工面１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、円形材１３０に応じた形状を有していてもよい。ただし、加工面１２Ａ，１２Ｂの外周縁は、概略円形状である。この場合、加工面１２Ａ，１２Ｂの半径Ｒ１は、第１上型１０Ａ及び第１下型１０Ｂの中心軸から加工面１２Ａ，１２Ｂの外周縁までの水平方向の距離である。

１０Ａ ：第１上型
１２Ａ ：加工面
１０Ｂ ：第１下型
１２Ｂ ：加工面
Ｒ１ ：半径
２０Ａ ：第２上型
２０Ｂ ：第２下型
１１０ ：円柱素材
１１１Ａ，１１１Ｂ：縁部
Ｒ ：半径
１２０，１５０：中間体
１２１，１５１：外周部
１３０ ：円形材

Claims (5)

1. 円形材の製造方法であって、
   加熱された円柱素材の一端面を第１下型に対向させて前記円柱素材を前記第１下型上に載置し、第１上型を下降させ、前記円柱素材を前記第１上型の加工面及び前記第１下型の加工面で圧下することによって、前記円柱素材の上下の縁部を前記第１上型及び前記第１下型の前記加工面の外側に移動させ、前記縁部が上端及び下端に位置する中間体を成形する第１鍛造工程と、
   前記縁部を含む前記中間体の外周部を、第２上型及び第２下型で圧下する第２鍛造工程と、を備える、円形材の製造方法。
2. 請求項１に記載の円形材の製造方法であって、
   前記円柱素材は、前記第１上型及び前記第１下型の前記加工面の半径以上の半径を有する、円形材の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の円形材の製造方法であって、
   前記第２上型は、前記第１上型の外周側に配置され、前記第１上型を取り囲み、
   前記第２下型は、前記第１下型の外周側に配置され、前記第１下型を取り囲む、円形材の製造方法。
4. 請求項３に記載の円形材の製造方法であって、
   前記第２鍛造工程は、前記第１上型が下死点に到達した後に開始される、円形材の製造方法。
5. 請求項３に記載の円形材の製造方法であって、
   前記第１鍛造工程では、前記第１上型を下死点に到達する前に停止させて前記中間体を成形し、
   前記第２鍛造工程では、前記第１上型の下降を再開し、前記第１上型及び前記第２上型を同時に下死点に到達させる、円形材の製造方法。
   

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