JPH0327296B2

JPH0327296B2 -

Info

Publication number: JPH0327296B2
Application number: JP57026169A
Authority: JP
Inventors: Mooton Saburofu Arubin; Kaaru Cheinbaazu Samyueru; Kyaroru Riimu Jeimuzu
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1981-02-25
Filing date: 1982-02-22
Publication date: 1991-04-15
Also published as: BR8201057A; ZA82973B; AU557014B2; JPS57154346A; GB2094196A; GB2094196B; ES509849A0; IN154490B; KR830008758A; ES8301703A1; AU8068682A; AR226778A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明はギヤの製造方法、特に、低中炭素およ
び合金鋼部品をビレツト材料の相当温度比として
．68− ．74の範囲、望ましくは、．69− ．
725の範囲にある予め選ばれた温度において精密
鍛造する工程を含むスパーあるいはベベルギヤの
製造方法に関する。

低中炭素および合金鋼鍛造部品の鍛造は先行の
技術においてよく知られている。鋼の鍛造のよう
な先行技術はいわゆる冷間鍛造、すなわち実質的
に周囲の温度における鍛造；いわゆる温間鍛造、
すなわち約1300〓−1600〓（704℃−871℃）にお
ける鍛造および普通の熱間鍛造、すなわち2100〓
（1140℃）あるいはそれ以上における鍛造を一般
に包含する。

低中炭素および合金鋼部品のための先行技術の
鍛造方法は米国特許1345045；2821016；
3066408；3378903および3557587の参照によりさ
らに詳細に理解でき、それら全体は参照により具
体化される。

広く用いられる低中炭素鋼および合金鋼鍛造の
ための先行技術の鍛造方法は最高のあるいは少な
くとも改良された鍛造方法パラメータの結合とし
て確かな鍛造操作のために全面的に充分ではな
く、そのパラメータにおいては、要求される労
働、要求される鍛造圧力、工具寿命、エネルギ消
費、ミクロ組識、要求される機械加工、機械加工
性、ダイフイル、ダイからのビレツト取外しの容
易さ、炭化等が望まれる。

本発明によれば、先行技術の方法の障害は低中
炭素および合金鋼（AISI8822A、8620A、48AI
および4817Hのような）のための鍛造方法を与え
ることにより最少にされ、それによる精密鍛造品
は顕微鏡組識、機械加工性、仕上り部品を製造す
るための機械加工の減少、炭化の度合、工具寿
命、工程労動、要求鍛造圧力、および類似のもの
のような鍛造パラメータのさらに望ましい結合を
持つて製造され得る。上記は精密な低中炭素およ
び合金鋼鍛造品を製造するための鍛造方法を与え
ることにより完全され、その鍛造方法は正確な形
状、寸法およびきれいにしたビレツトを与え；望
ましくは最少酸化環境において、ビレツトを予め
決められた温度に加熱しビレツト材料の相当温度
比の．68− ．74の範囲内、望ましくは．69−
．725にあり、予め選ばれた温度において加熱し
たビレツトを望ましい形状に鍛造し、そして鍛造
品を、望ましくは空中で、実質的に周囲の温度に
冷却することを許す段階よりなる。

当然、低中炭素および合金鋼を鍛造するための
新らしくかつ改良された精密鍛造方法によるギヤ
の製造方法を提供するのが本発明の目的である。

本発明の他の目的は、鍛造部分の機械加工性、
鍛造ミクロ組織、完成部分を得るために鍛造品か
ら取り除かれる材料の量、炭化の度合、スケール
の程度、工具寿命、要求されるエネルギ消費、要
求される鍛造圧力およびそれらと類似のもののよ
うな、鍛造変数の改良された結合を提供する低中
炭素および合金鋼を鍛造するための新らしくかつ
改良された精密鍛造方法によるギヤの製造方法、
を提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的と利点とは添付
図を参照した望ましい実施例の記載を読むことか
ら明らかになるであろう。

本発明の方法は低中炭素鋼を精密鍛造するため
の鍛造方法によるギヤの製造方法を含む。

鍛造品は従来どおり次のように定義される。つ
まり鍛造品は「ブランクス」すなわち全機能面に
大量の機械加工（材料の少なくとも0.090インチ
すなわち2.286mmの除去）を要するものであつて
も、「クローズトレアランス予成形品」すなわち
全機能面に機械加工を要するものであつても、
「精密予成形品」すなわち幾らかのしかし全部で
はない機能面に機械加工を要するものであつて
も、または「正味部品」すなわち鍛造したままで
使用可能な（熱処理等、機械加工以外の工程にま
わされる）ものであつてもよい。

ここで使用される用語「精密鍛造」およびその
派生語は、クローズトレアランス予成形品、精密
予成形品もしくは正味部品（これらは全て、どの
機能面でも0.060インチすなわち1.524mm未満の材
料除去しか要さない）を製造することの出来る鍛
造方法を指す。実際には本発明の方法により、ス
パーおよびベベルギヤの予成形品または正味鍛造
品等の、通常どの機能面でも0.030インチ（0.762
mm）以下の材料除去しか要さない鍛造品が製造で
きる。

機能面（functional surface）は他の面と係り
あう面を意味する。例えば、機能面としては、歯
車の歯面（他の歯車の歯面と噛みあう）や歯車の
内側の穴（支持シヤフトの外周面とはめあわされ
る）などが挙げられる。

所望の形状や寸法の完成部品を得るため、鍛造
によつて作られた予成形品を、必要に応じて機械
加工することが一般に行われている。「機能面の
機械加工」は、特に上記機能面に対するこの機械
加工を意味し、「機能面からの材料除去」は、機
能面において、この機械加工により部品を構成す
る材料を除去することを味する。

用語「低中炭素および合金鋼」およびそれから
派生のものは、ここに用いられるものとしてまた
その技術において一般に用いられるものとして、
重量で．050％より．50％の炭素量を有する鋼
に属する。用語「AISI」はアメリカンアイア
ンアンドスチールインスチチユートおよび
鋼クラス別標準で制定されたものに帰する。

代表的な鍛造方法において、型は二つのダイ
（型）部材を有し、この二つのダイ部材は互いに
組合わさつて鍛造のためのキヤビテイを形成す
る。本発明において「第１のダイ部材」は、一つ
の型の一方のダイ部材を指し、「第２のダイ部材」
はその型の他方のダイ部材を指す。また「第１の
（もしくは第２の）予成形用ダイ部材」は、一つ
の予成形用の型の一方の（もしくは他方の）ダイ
部材を指し、さらに「第１の（もしくは第２の）
仕上げ用ダイ部材」は、一つの仕上げ成形用の型
の一方の（もしくは他方の）ダイ部材を指す。

鍛造、すなわち圧力下でワークピースのバルク
変形、において、多数の係数あるいは変数、特殊
な状態のために鍛造方法を選択することにおいて
希望的に最も効果を活用できる結合がある。

本発明の方法は最適の、あるいは最適に近い、
低中炭素および合金鋼の精密鍛造のための選択さ
れたパラメータの結合を与える。本方法は
AISI8620A、8822A、4817Hおよび類似のものの
ような鋼から精密スパーおよびベベルギヤを製造
するために最初に実用化された。しかし、その方
法は低中炭素および合金鋼のいずれかの特別な鍛
造形状および／または特別の形に制限されること
はない。

鍛造方法において、以下は通常パラメータの内
最適化される結合である。エネルギ使用はより高
温の鍛造でまたワークピースの多くの部品の加熱
を要求する鍛造方法によりより大きくなり、要求
される鍛造圧力は低い鍛造温度で一般に増加し、
機械加工性は鍛造温度および冷却速度の函数であ
るミクロ組織に関係し、硬さは温度の函数であり
そしてより低い鍛造温度で一般に増加しまた冷却
速度の函数でもある。本発明は、全パラメータを
最高にするものではないが、パラメータの最適あ
るいは最適に近い結合を提供する。

本発明方法は第１図においてブロツク図形式で
例示される。方法１０は以下に詳細に記載される
以下の逐次の段階を含む；ビレツト準備１２；ビ
レツト加熱１４；ビレツトの精密鍛造されたワー
クピースへの鍛造１６およびワークピースの冷却
１８。

ビレツトあるいはスラグ２０（第２および３図
参照）はきれいにされた低中炭素および合金鋼の
バーあるいはワイヤ材料から予め決められた寸法
および形状に切断される。もし鍛造されるワーク
ピース、あるいは鍛造品、が予成形されているな
らば、転動あるいはシヨツトブラストで材料の汚
れ取りは普通充分である。もし鍛造されるワーク
ピース、あるいは鍛造品、が正味の部品であるな
らば、材料はセンタレスグラインダあるいは類似
のもののようなグラインダにより通常はきれいに
される。

ビレツト２０はそれからビレツト材料の相当温
度比（HTR）の．68より．74の範囲内の予め
選択された温度に加熱される。望ましくは、ビレ
ツトは．69より．73の範囲内の温度に加熱さ
れ、あるいはさらに望ましくは、ビレツト材料の
相当温度比の．69より．71の範囲内に加熱され
る。

材料の相当温度比（HTR）は下記により定義
される。

HTR＝材料の温度（〓）／材料の溶解温度（〓
）加熱されるビレツトのスケーリング（酸化）お
よびスケーリングの深さを最小にするために、ビ
レツトは実際にできるだけ早く加熱されるのが望
ましく、また無酸化あるいは最少酸化環境におい
て加熱されてもよい。知られた最少酸化環境の一
つの例で、ビレツト加熱配置は第２図の参照にお
いて見ることができる。第２図において、ビレツ
ト２０はクローズフイテイング誘導コイル加熱器
２４を通してコンベア手段２２、望ましくは変速
コンベア、により移動される。コンベア手段２２
はウオーキングビーム、押レバーあるいは類似の
ものであつてよい。コイルの入口出口端それぞれ
における図示されるリングバーナ２６および２８
のようなガスバーナが酸素を消費しまた特に包囲
酸素からコイルを部分的に保護するために備えら
れてもよい。

知られた最少あるいは無酸化ビレツト加熱配置
の他の例は第３図の参照により見ることができ
る。第３図において、ビレツト２０はコンベア３
０によりイナートガスあるいは窒素のような無酸
化ガスの雰囲気３６を有する室３４により囲まれ
た誘導コイル加熱器３２を通して移動される。

典形的な例において、AISI8620A鋼、普通の
低中炭素合金鋼、は約1800〓（1255〓）より1900
〓（1310〓）の予め選ばれた温度に加熱される。
AISI8620A鋼は約2800〓（1810〓）の溶解温度
を有するから、結果としてのHTRは．693（125
５／１８１０）から．723（1310/1810）の範囲内にあ
る。

加熱されたビレツトは、実質的に予め選択され
た温度にある間に、それからプレスあるいはハン
マのような鍛造機に移動され、そして精密鍛造品
を製造するために鍛造圧が加えられる。鍛造プレ
スあるいはハンマは、その技術においてよく知ら
れるようにシングルストローク操作（通常の予成
形）あるいは漸進初期成形において単一ダイある
いは工具および仕上ダイあるいは工具（通常正味
部品）を使用する。

鍛造操作後、熱間鍛造されたワークピースある
いは鍛造品はそれから冷却され、望ましくは冷却
テーブル上の空気中あるいは特別の冷却枠内で周
囲の温度に冷される。

加熱が無酸化あるいは最少酸化環境中にある
時、ビレツトは方法のHTR範囲の上端において
加熱され、それは．74（AISI8620A鋼用の約
1950〓（1339〓））で一方空気中の加熱は方法の
HTR範囲の最低より中程度におけるのが望まし
く、それはスケーリングを防止しまた脱炭の深さ
を減ずるために約．68− ．71（AISI8620鋼用に
は約1756〓から1850〓（1231〓から1283〓））で
あることが認められた。

本発明の方法は変数の改良された高度に望まし
い結合を与えるために見出された。方法は低中炭
素および合金鋼の精密鍛造のために鍛造とミクロ
組織の変化の最適あるいは最適に近い折衷を与え
るものと信じられる。

この方法は、ミクロ組織が望ましくないウイド
マンステツテン組織がないかあるいはほんの最少
である等しいグレインの多角形フエライトおよび
パーライトであるから、精密鍛造品の良好な機械
加工性を提供することが認められる。グレンサイ
ズは一般に微細（すなわち、ASTMスケールの
G.S.No.10より少）である。

スケーリングは最小にされ、また化学的にも機
械的にも通常除去可能である。脱炭および脱炭深
さはまた一般の許容限度以内で普通の熱間鍛造で
通常考えられる水準以下である。

鍛造して冷却のままの予成形鍛造品は仕上機械
加工操作の前に熱処理を必要としない。

全工程のエネルギの必要なものは、ビレツト準
備用に必要なエネルギ、ビレツト加熱に必要なエ
ネルギ、鍛造エネルギ、適当な機械加工性のため
の鍛造後の熱処理に必要なエネルギおよび機械加
工に必要なエネルギの合計よりなり、それは最少
あるいは最少に近い水準である。

本発明の方法は低中炭素および合金鋼の精密鍛
造のための新らしくかつ高度に望ましい方法を提
供することが上記からわかる。

本発明の望ましい実施例の上の記載は単に例証
的目的のために提供されたものであり本発明は修
正、変形あるいは変化を加えても本発明の精神お
よび範囲から逸脱するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロツク図、第２図は本発明
において使用される加熱装置の１実施例の略示
図、第３図は本発明において使用される加熱装置
の他の実施例の略示図である。１０：方法、１２：ビレツト準備、１４：ビレ
ツト加熱、１６：ビレツトの精密鍛造ワークピー
スへの鍛造、１８：ワークピースの冷却、２０：
ビレツト、２２：コンベア手段、２４：コイル加
熱器、２６：リングバーナ。

Claims

【特許請求の範囲】１ (イ) 与えられた低中炭素あるいは合金鋼の適
当な寸法、形状でそして汚れをおとされたビレ
ツトを準備する工程； (ロ) ビレツトを最少酸化環境中でビレツト材料の
相当温度比としての0.68〜0.74の範囲内にある
予め選ばれた温度に加熱する工程； (ハ) 鍛造機上の第１のダイ部材中へ加熱されたビ
レツトを配置する工程； (ニ) 実質的に前記予め選ばれた温度において、第
１のダイ部材と組合わさる第２のダイ部材に加
熱されたビレツトを係合することにより、ビレ
ツトを単一鍛造打撃で精密鍛造してギヤ精密予
成形品を成形する工程： (ホ) 予成形品を取り外しそして空気中で実質的に
周囲温度に予成形品を冷却する工程；および (ヘ) 機械加工前にいずれの熱処理操作も冷却され
た予成形品に施すことなしに、冷却された予成
形品の外部機能面から材料の1.524mm（0.060イ
ンチ）より少なく機械加工する工程を有する低中炭素あるいは合金鋼のスパーあるい
はベベルギヤの製造方法。２前記(ヘ)の工程の機械加工が冷却された予成形
品の外部機能面から材料の0.762mm（0.030イン
チ）より少ない機械加工である特許請求の範囲第
１項に記載の方法。３ (イ) 与えられた低中炭素あるいは合金鋼の適
当な寸法、形状でそして汚れをおとされたビレ
ツトを準備する工程； (ロ) ビレツトを最少酸化環境中でビレツト材料の
相当温度比としての0.68〜0.74の範囲内にある
予め選ばれた温度に加熱する工程； (ハ) 鍛造機上の第１の予成形用ダイ部材中へ加熱
されたビレツトを配置する工程； (ニ) 実質的に前記予め選ばれた温度において、第
１の予成形用ダイ部材と組合わさる第２の予成
形用ダイ部材に加熱されたビレツトを係合する
ことにより、ビレツトを鍛造してギヤクローズ
トレアランス予成形品を成形する工程； (ホ) 直ちに前記ギヤクローズトレアランス予成形
品を鍛造機上の第１の仕上げ用ダイ部材中に配
する工程； (ヘ) 第１の仕上げ用ダイ部材と組合わさる第２の
仕上げ用ダイ部材に前記予成形品を係合するこ
とにより前記ギヤクローズトレアランス予成形
品を鍛造して精密成形品を成形する工程； (ト) 前記精密成形品を取り外しそして空気中で実
質的に周囲温度に精密成形品を冷却する工程；
および (チ) 機械加工前にいずれの熱処理操作も冷却され
た精密成形品に施すことなしに、冷却された精
密成形品の外部機能面から材料の0.762mm
（0.030インチ）より少なく機械加工する工程を有する低中炭素あるいは合金鋼のスパーあるい
はベベルギヤの製造方法。