JP2000218336A - 鍛造用金型 - Google Patents
鍛造用金型Info
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- JP2000218336A JP2000218336A JP2345899A JP2345899A JP2000218336A JP 2000218336 A JP2000218336 A JP 2000218336A JP 2345899 A JP2345899 A JP 2345899A JP 2345899 A JP2345899 A JP 2345899A JP 2000218336 A JP2000218336 A JP 2000218336A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パイピングＰが発生しやすい個所に当たる型
内面の粗さを調整することにより、鍛造中のメタルフロ
ーＦを改善し、パイピングＰのない良好な表面及び形状
をもつ型鍛造品を得る 【構成】 厚肉部Ｍ1 を形成するキャビティ３を区画
し、厚肉部Ｍ1 にメタルが流入する入口に当たる位置Ｄ
の型内面に筋，溝又は凹凸５を付け、或いは型内面を粗
面化する。型内面を粗面化する場合、表面粗さをＲｚ：
１５μｍ以上に調整する。 【効果】 メタルフローＦに制動力が与えられるため、
型内面からメタルが分離せず、パイピングＰのない型鍛
造品が得られる。
内面の粗さを調整することにより、鍛造中のメタルフロ
ーＦを改善し、パイピングＰのない良好な表面及び形状
をもつ型鍛造品を得る 【構成】 厚肉部Ｍ1 を形成するキャビティ３を区画
し、厚肉部Ｍ1 にメタルが流入する入口に当たる位置Ｄ
の型内面に筋，溝又は凹凸５を付け、或いは型内面を粗
面化する。型内面を粗面化する場合、表面粗さをＲｚ：
１５μｍ以上に調整する。 【効果】 メタルフローＦに制動力が与えられるため、
型内面からメタルが分離せず、パイピングＰのない型鍛
造品が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、厚肉部をもつピストン
等の型鍛造品の製造に適した鍛造用金型に関する。
等の型鍛造品の製造に適した鍛造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】型鍛造は、後方押出鍛造と前方押出鍛造
に大別される。鍛造用金型は、下型１及び上型２の間に
鍛造素材Ｍ0 をセットし、下型１と上型２との間で区画
されるキャビティ３に倣って鍛造素材Ｍ0 を塑性流動さ
せる。後方押出鍛造では、図１に示すように、下型１を
固定型とし、可動形である上型２を下型１の内部に向け
て下降させる（ａ）。鍛造素材Ｍ0 は、金型内面に沿っ
て塑性流動し、キャビティ３で規制されるプロフィール
に成形される（ｂ）。前方押出鍛造では、図２に示すよ
うに上型２を固定型とし、上型２に向けて下型１を押し
付ける。下型１及び上型２の内面は、得られる型鍛造品
の表面をきれいな肌にするため、可能な限り平滑な面
（具体的には、表面粗さでＲｚ５μｍ程度）に仕上げら
れている。平滑な内面は、鍛造中のメタルフローをスム
ーズにする上でも有効である。
に大別される。鍛造用金型は、下型１及び上型２の間に
鍛造素材Ｍ0 をセットし、下型１と上型２との間で区画
されるキャビティ３に倣って鍛造素材Ｍ0 を塑性流動さ
せる。後方押出鍛造では、図１に示すように、下型１を
固定型とし、可動形である上型２を下型１の内部に向け
て下降させる（ａ）。鍛造素材Ｍ0 は、金型内面に沿っ
て塑性流動し、キャビティ３で規制されるプロフィール
に成形される（ｂ）。前方押出鍛造では、図２に示すよ
うに上型２を固定型とし、上型２に向けて下型１を押し
付ける。下型１及び上型２の内面は、得られる型鍛造品
の表面をきれいな肌にするため、可能な限り平滑な面
（具体的には、表面粗さでＲｚ５μｍ程度）に仕上げら
れている。平滑な内面は、鍛造中のメタルフローをスム
ーズにする上でも有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ピストンの
スカート部のように極端な厚肉部のある型鍛造品を製造
すると、厚肉部にメタルが流入する入口に当たる厚肉部
の反対側表面に亀裂，窪み等の欠陥、いわゆるパイピン
グが発生しやすい。たとえば、図１，２の例では、部位
Ｄがパイピングが発生しやすい個所にとなる。欠陥の発
生は、特に型内面に対する鍛造素材Ｍ0 の潤滑性を良く
するため型内面の表面粗さを小さくし、或いは潤滑剤を
型内面に塗布した場合に顕著となる。欠陥が発生した型
鍛造品は、機械加工工程に送られ、欠陥が除去される。
しかし、機械加工で除去できない深い欠陥が発生してい
ることもあり、製品として出荷できず歩留を低下させ
る。また、機械加工工程を必要とすること自体、製造コ
ストを上昇させる原因であり、パイピングのない型鍛造
品が望まれている。
スカート部のように極端な厚肉部のある型鍛造品を製造
すると、厚肉部にメタルが流入する入口に当たる厚肉部
の反対側表面に亀裂，窪み等の欠陥、いわゆるパイピン
グが発生しやすい。たとえば、図１，２の例では、部位
Ｄがパイピングが発生しやすい個所にとなる。欠陥の発
生は、特に型内面に対する鍛造素材Ｍ0 の潤滑性を良く
するため型内面の表面粗さを小さくし、或いは潤滑剤を
型内面に塗布した場合に顕著となる。欠陥が発生した型
鍛造品は、機械加工工程に送られ、欠陥が除去される。
しかし、機械加工で除去できない深い欠陥が発生してい
ることもあり、製品として出荷できず歩留を低下させ
る。また、機械加工工程を必要とすること自体、製造コ
ストを上昇させる原因であり、パイピングのない型鍛造
品が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような要
求に応えるべく案出されたものであり、パイピングが発
生しやすい個所に当たる型内面の表面状態を調整するこ
とにより、鍛造中のメタルフローを改善し、パイピング
のない良好な表面及び形状をもつ型鍛造品を得ることを
目的とする。本発明の鍛造用金型は、その目的を達成す
るため、厚肉部を形成するキャビティを区画し、厚肉部
にメタルが流入する入口に当たる位置の型内面に、鍛造
時のメタルフローに制動力を与える筋，溝又は凹凸を付
け、或いは前記型内面を粗面化していることを特徴とす
る。型内面を粗面化する場合には、表面粗さをＲｚ：１
５μｍ以上に調整することが好ましい。
求に応えるべく案出されたものであり、パイピングが発
生しやすい個所に当たる型内面の表面状態を調整するこ
とにより、鍛造中のメタルフローを改善し、パイピング
のない良好な表面及び形状をもつ型鍛造品を得ることを
目的とする。本発明の鍛造用金型は、その目的を達成す
るため、厚肉部を形成するキャビティを区画し、厚肉部
にメタルが流入する入口に当たる位置の型内面に、鍛造
時のメタルフローに制動力を与える筋，溝又は凹凸を付
け、或いは前記型内面を粗面化していることを特徴とす
る。型内面を粗面化する場合には、表面粗さをＲｚ：１
５μｍ以上に調整することが好ましい。
【０００５】
【作用】本発明者等は、型鍛造品の厚肉部の反対側表面
に生じがちなパイピングの発生原因について種々調査・
研究した。その結果、鍛造時にメタルが厚肉部にもって
いかれることが原因であると推察した。すなわち、図３
に示すように、極端に厚肉のスカート部Ｍ1 をもつ型鍛
造品を製造する場合、スカート部Ｍ1 を形成するキャビ
ティに向かったメタルフローＦが生じるが、メタルフロ
ーＦによって凸部４近傍のメタルもスカート部Ｍ1 に流
動しやすい。その結果、凸部４近傍の型内面からメタル
が離れ、パイピングＰが発生する。パイピングＰの発生
が型内面からメタルが離れることに原因があることは、
メタルフローＦを促進させるため型内面の表面粗さを小
さくし、或いは潤滑剤を型内面に塗布したときにパイピ
ングＰの発生傾向が強くなることからも窺われる。凸部
４のない金型（図３ｃ）を使用する場合でも、スカート
部Ｍ1 の反対側表面に同様なパイピングＰが発生する。
に生じがちなパイピングの発生原因について種々調査・
研究した。その結果、鍛造時にメタルが厚肉部にもって
いかれることが原因であると推察した。すなわち、図３
に示すように、極端に厚肉のスカート部Ｍ1 をもつ型鍛
造品を製造する場合、スカート部Ｍ1 を形成するキャビ
ティに向かったメタルフローＦが生じるが、メタルフロ
ーＦによって凸部４近傍のメタルもスカート部Ｍ1 に流
動しやすい。その結果、凸部４近傍の型内面からメタル
が離れ、パイピングＰが発生する。パイピングＰの発生
が型内面からメタルが離れることに原因があることは、
メタルフローＦを促進させるため型内面の表面粗さを小
さくし、或いは潤滑剤を型内面に塗布したときにパイピ
ングＰの発生傾向が強くなることからも窺われる。凸部
４のない金型（図３ｃ）を使用する場合でも、スカート
部Ｍ1 の反対側表面に同様なパイピングＰが発生する。
【０００６】パイピングＰの発生原因が型内面からのメ
タルの分離にあるとの前提の下で、本発明者等は、欠陥
が発生しやすい部位Ｄ（図１，図２）の型内面を粗面化
し、或いは凹凸を付け、メタルフローＦに対する制動力
を局部的に強化する方法を検討した。具体的には、図４
に示すように下型１の内面に旋盤加工，マシニング加工
等で筋，溝，凹凸５等をつける。筋，溝，凹凸５等は、
メタルフローＦに直交する方向に沿って延びたものが好
ましい。筋，溝，凹凸５等のある個所では、メタルと型
内面との間の摩擦力が大きくなり、メタルに対する型内
面のグリップ力が増加する。その結果、スカート部Ｍ1
に向かったメタルフローＦが局部的に制動され、型内面
からメタルが離れることが抑制され、図３（ｂ）に示す
ようなパイピングＰの発生が防止される。
タルの分離にあるとの前提の下で、本発明者等は、欠陥
が発生しやすい部位Ｄ（図１，図２）の型内面を粗面化
し、或いは凹凸を付け、メタルフローＦに対する制動力
を局部的に強化する方法を検討した。具体的には、図４
に示すように下型１の内面に旋盤加工，マシニング加工
等で筋，溝，凹凸５等をつける。筋，溝，凹凸５等は、
メタルフローＦに直交する方向に沿って延びたものが好
ましい。筋，溝，凹凸５等のある個所では、メタルと型
内面との間の摩擦力が大きくなり、メタルに対する型内
面のグリップ力が増加する。その結果、スカート部Ｍ1
に向かったメタルフローＦが局部的に制動され、型内面
からメタルが離れることが抑制され、図３（ｂ）に示す
ようなパイピングＰの発生が防止される。
【０００７】メタルフローＦに対する制動力は、欠陥が
発生しやすい部位Ｄを局部的に粗面化することによって
も向上できる。粗面化には、エッチング，サンドブラス
ト，液体ホーニング等による梨地化処理等がある。エッ
チング，ブラスティング等による梨地化処理は、容易且
つ安価な方法である。メタルフローＦに与える制動力
は、粗面化された型内面の表面粗さで制御される。本発
明者等による研究結果から、表面粗さをＲｚ：１５μｍ
以上にすると必要とする制動力が得られ、パイピングＰ
が効果的に抑制されることが判った。Ｒｚ：１５μｍ未
満の表面粗さでは、メタルフローＦに対して十分な制動
力が付与されず、パイピングＰの発生を完全には抑制で
きない。制動力を得る上では大きな表面粗さほど好まし
いが、大きすぎる表面粗さではスムーズなメタルフロー
Ｆが阻害され、或いは型鍛造品の表面を粗くする虞れが
ある。この点、表面粗さの上限をＲｚ：６０μｍに設定
することが好ましい。なかでも、Ｒｚ：２０〜４０μｍ
（更に好ましくは２５〜３５μｍ）の表面粗さに調整す
ると、パイピングＰが効果的に抑制され、良好な形状及
び表面をもつ型鍛造品が得られる。
発生しやすい部位Ｄを局部的に粗面化することによって
も向上できる。粗面化には、エッチング，サンドブラス
ト，液体ホーニング等による梨地化処理等がある。エッ
チング，ブラスティング等による梨地化処理は、容易且
つ安価な方法である。メタルフローＦに与える制動力
は、粗面化された型内面の表面粗さで制御される。本発
明者等による研究結果から、表面粗さをＲｚ：１５μｍ
以上にすると必要とする制動力が得られ、パイピングＰ
が効果的に抑制されることが判った。Ｒｚ：１５μｍ未
満の表面粗さでは、メタルフローＦに対して十分な制動
力が付与されず、パイピングＰの発生を完全には抑制で
きない。制動力を得る上では大きな表面粗さほど好まし
いが、大きすぎる表面粗さではスムーズなメタルフロー
Ｆが阻害され、或いは型鍛造品の表面を粗くする虞れが
ある。この点、表面粗さの上限をＲｚ：６０μｍに設定
することが好ましい。なかでも、Ｒｚ：２０〜４０μｍ
（更に好ましくは２５〜３５μｍ）の表面粗さに調整す
ると、パイピングＰが効果的に抑制され、良好な形状及
び表面をもつ型鍛造品が得られる。
【０００８】
【実施例】下型１に、図５に示すようにバルブリセス形
成部６を形成し、上型２と組み合わせ、ピストン製造用
の鍛造金型とした。バルブリセス形成部６近傍を除く型
内面の表面粗さをＲｚ：１０μｍに仕上げ、バルブリセ
ス形成部６近傍を種々の表面粗さに粗面化した。型内面
に黒鉛含有オイルを離型剤として塗布した後、金型温度
を２５０℃に保持し、温度４５０℃に加熱したＡｌ−Ｓ
ｉ合金の鍛造素材Ｍ0 を８００トンプレス機で型鍛造し
た。得られた型鍛造品Ｍ2 の形状を、図６に表面側
（ａ）及び裏面側（ｂ）からみた斜視図で示す。型鍛造
品Ｍ2 は、極めて肉厚のスカート部Ｍ1 をもっているた
め、スカート部Ｍ1 の反対側表面が欠陥の発生しやすい
部位Ｄとなる。
成部６を形成し、上型２と組み合わせ、ピストン製造用
の鍛造金型とした。バルブリセス形成部６近傍を除く型
内面の表面粗さをＲｚ：１０μｍに仕上げ、バルブリセ
ス形成部６近傍を種々の表面粗さに粗面化した。型内面
に黒鉛含有オイルを離型剤として塗布した後、金型温度
を２５０℃に保持し、温度４５０℃に加熱したＡｌ−Ｓ
ｉ合金の鍛造素材Ｍ0 を８００トンプレス機で型鍛造し
た。得られた型鍛造品Ｍ2 の形状を、図６に表面側
（ａ）及び裏面側（ｂ）からみた斜視図で示す。型鍛造
品Ｍ2 は、極めて肉厚のスカート部Ｍ1 をもっているた
め、スカート部Ｍ1 の反対側表面が欠陥の発生しやすい
部位Ｄとなる。
【０００９】各２０個の型鍛造品について部位Ｄの表面
を目視観察し、パイピングＰの発生如何を調査した。表
１の調査結果にみられるように、バルブリセス形成部６
の表面粗さをＲｚ：１５μｍ以上にすると不良品発生個
数が大幅に少なくなり、Ｒｚ：２５μｍ以上の表面粗さ
で欠陥発生が皆無になることが判る。したがって、機械
加工の必要なくヘッド面Ｈを鍛造肌のままで使用できる
ため、少ない工数で良質のピストンが提供される。
を目視観察し、パイピングＰの発生如何を調査した。表
１の調査結果にみられるように、バルブリセス形成部６
の表面粗さをＲｚ：１５μｍ以上にすると不良品発生個
数が大幅に少なくなり、Ｒｚ：２５μｍ以上の表面粗さ
で欠陥発生が皆無になることが判る。したがって、機械
加工の必要なくヘッド面Ｈを鍛造肌のままで使用できる
ため、少ない工数で良質のピストンが提供される。
【００１０】
【００１１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の鍛造用
金型は、パイピングが発生しやすい部位の型内面に筋，
溝，凹凸をつけ、或いは型内面を粗面化することによ
り、鍛造時のメタルフローを制動する摩擦力を部分的に
高めている。そのため、厚肉部を形成されるキャビティ
であっても型内面からメタルの離脱が抑制され、亀裂，
窪み等の欠陥がない型鍛造品が得られる。型鍛造品は、
機械加工の必要なく鍛造肌のままで使用できるため製造
コストが低減され、歩留も改善される
金型は、パイピングが発生しやすい部位の型内面に筋，
溝，凹凸をつけ、或いは型内面を粗面化することによ
り、鍛造時のメタルフローを制動する摩擦力を部分的に
高めている。そのため、厚肉部を形成されるキャビティ
であっても型内面からメタルの離脱が抑制され、亀裂，
窪み等の欠陥がない型鍛造品が得られる。型鍛造品は、
機械加工の必要なく鍛造肌のままで使用できるため製造
コストが低減され、歩留も改善される
【図１】 鍛造素材を金型内にセットし（ａ）、後方押
出鍛造法で鍛造成形（ｂ）する説明図
出鍛造法で鍛造成形（ｂ）する説明図
【図２】 鍛造素材を金型内にセットし（ａ）、前方押
出鍛造法で鍛造成形（ｂ）する説明図
出鍛造法で鍛造成形（ｂ）する説明図
【図３】 凸部のある鍛造用金型（ａ）を用いて厚肉部
をもつ型鍛造品を成形する場合にパイピング（ｂ）の発
生し、凸部のない鍛造用金型（ｃ）でもパイピングが発
生することを説明する図
をもつ型鍛造品を成形する場合にパイピング（ｂ）の発
生し、凸部のない鍛造用金型（ｃ）でもパイピングが発
生することを説明する図
【図４】 本発明に従って型内面に凸部を付けた鍛造用
金型の内部を示す概略図
金型の内部を示す概略図
【図５】 実施例で使用した鍛造用金型
【図６】 実施例で製造したピストンを表面側（ａ）及
び裏面側（ｂ）からみた斜視図
び裏面側（ｂ）からみた斜視図
１：下型 ２：上型 ３：キャビティ
４：凸部 ５：凹凸 ６：バルブリセス形成部 Ｍ0 ：鍛造素材 Ｍ1 ：厚肉のスカート部 Ｍ
2 ：型鍛造品 Ｄ：欠陥が発生しやすい部位 Ｆ：メタルフロー
Ｐ：パイピング Ｈ：ヘッド面
４：凸部 ５：凹凸 ６：バルブリセス形成部 Ｍ0 ：鍛造素材 Ｍ1 ：厚肉のスカート部 Ｍ
2 ：型鍛造品 Ｄ：欠陥が発生しやすい部位 Ｆ：メタルフロー
Ｐ：パイピング Ｈ：ヘッド面
Claims (2)
- 【請求項１】 厚肉部を形成するキャビティを区画し、
厚肉部にメタルが流入する入口に当たる位置の型内面
に、鍛造時のメタルフローに制動力を与える筋，溝又は
凹凸を付け、或いは前記型内面を粗面化している鍛造用
金型。 - 【請求項２】 粗面化された型内面の表面粗さがＲｚ：
１５μｍ以上に調整されている請求項１記載の鍛造用金
型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02345899A JP3603639B2 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Ａｌ−Ｓｉ合金鍛造用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02345899A JP3603639B2 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Ａｌ−Ｓｉ合金鍛造用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000218336A true JP2000218336A (ja) | 2000-08-08 |
| JP3603639B2 JP3603639B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=12111077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02345899A Expired - Fee Related JP3603639B2 (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Ａｌ−Ｓｉ合金鍛造用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3603639B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003053468A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-02-26 | Showa Denko Kk | 鍛造製品の製造方法、鍛造装置および鍛造用素材 |
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| JP2008132513A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Showa Denko Kk | 鍛造加工方法 |
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-
1999
- 1999-02-01 JP JP02345899A patent/JP3603639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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