JP2003053468A - 鍛造製品の製造方法、鍛造装置および鍛造用素材 - Google Patents
鍛造製品の製造方法、鍛造装置および鍛造用素材Info
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- JP2003053468A JP2003053468A JP2001251164A JP2001251164A JP2003053468A JP 2003053468 A JP2003053468 A JP 2003053468A JP 2001251164 A JP2001251164 A JP 2001251164A JP 2001251164 A JP2001251164 A JP 2001251164A JP 2003053468 A JP2003053468 A JP 2003053468A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F2200/00—Manufacturing
- F02F2200/06—Casting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
Abstract
(57)【要約】
【課題】鍛造中の素材の塑性流動状態を改善し、パイピ
ングの発生を抑えて外観の良好な型鍛造品を安定的に提
供する。 【解決手段】凹部を含む上面とその反対側の面に厚肉部
を有するアルミニウム合金鍛造製品を製造する方法にお
いて、厚肉部の外郭を成形する金型と凹部を含む上面を
成形する金型とを組み合わせた金型を用いて、凹部を含
む上面となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍ
ｍ2以下である鍛造用素材を塑性流動させて厚肉部を形
成させることを特徴とするアルミニウム合金鍛造製品の
製造方法によって解決される。
ングの発生を抑えて外観の良好な型鍛造品を安定的に提
供する。 【解決手段】凹部を含む上面とその反対側の面に厚肉部
を有するアルミニウム合金鍛造製品を製造する方法にお
いて、厚肉部の外郭を成形する金型と凹部を含む上面を
成形する金型とを組み合わせた金型を用いて、凹部を含
む上面となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍ
ｍ2以下である鍛造用素材を塑性流動させて厚肉部を形
成させることを特徴とするアルミニウム合金鍛造製品の
製造方法によって解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】金属を鍛造により加工する際
の潤滑剤塗布方法、鍛造方法、鍛造装置および鍛造用素
材に関するものである。
の潤滑剤塗布方法、鍛造方法、鍛造装置および鍛造用素
材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金を鍛造用素材とする熱
間鍛造は、あらかじめ所定の温度まで上型、下型からな
る金型を加熱し、金型の鍛造用素材と接する表面に潤滑
剤を塗布し乾燥させた後に、素材を適度な温度まで加熱
した状態で製品の形状を成形する金型内に挿入し、金型
に加重して素材を挟み込み鍛造製品を成形製造するもの
である。潤滑剤は金型に素材が焼き付き凝着するのを防
止させることまたは製品を金型から容易に離型させるこ
とを目的として塗布される。
間鍛造は、あらかじめ所定の温度まで上型、下型からな
る金型を加熱し、金型の鍛造用素材と接する表面に潤滑
剤を塗布し乾燥させた後に、素材を適度な温度まで加熱
した状態で製品の形状を成形する金型内に挿入し、金型
に加重して素材を挟み込み鍛造製品を成形製造するもの
である。潤滑剤は金型に素材が焼き付き凝着するのを防
止させることまたは製品を金型から容易に離型させるこ
とを目的として塗布される。
【０００３】一般的に厚肉部を有するカップ形状のよう
な複雑形状部を成形するためには鍛造用素材に潤滑剤の
塗布をおこなっている。潤滑剤の塗布を施していない鍛
造用素材では、複雑形状部であるカップ形状部は潤滑切
れによる焼付きなどの外観不良が発生するため、潤滑剤
塗布工程は鍛造成形する上で必要なものとなっている。
厚肉部を有するカップ形状の一例として内燃機関ピスト
ンがある。内燃機関ピストンは凹部を有する面がバルブ
リセスを有するヘッド面であり、その反対側の面にある
厚肉部がスカート部、ピンボス部という構成である。
な複雑形状部を成形するためには鍛造用素材に潤滑剤の
塗布をおこなっている。潤滑剤の塗布を施していない鍛
造用素材では、複雑形状部であるカップ形状部は潤滑切
れによる焼付きなどの外観不良が発生するため、潤滑剤
塗布工程は鍛造成形する上で必要なものとなっている。
厚肉部を有するカップ形状の一例として内燃機関ピスト
ンがある。内燃機関ピストンは凹部を有する面がバルブ
リセスを有するヘッド面であり、その反対側の面にある
厚肉部がスカート部、ピンボス部という構成である。
【０００４】内燃機関用ピストンを製造する従来行われ
ている鍛造方法では、凹部を有する面すなわちヘッド面
とスカート外郭とを成形する金型を固定金型とし、厚肉
部であるスカート内径部およびピンボス部を成形する金
型を可動金型としている。そして、固定金型を下型と
し、可動金型を固定金型である下型の内部に向けて下降
させて、加工素材を主に可動金型側に向かった方向に塑
性流動させる。その結果、鍛造素材は可動金型内壁に逆
らった方向に塑性流動して金型内部に充満し、製品が成
形される。このとき、図３に示すように厚肉部にメタル
が流入する箇所の反対側の付近の上面に凹部があるとそ
の個所に亀裂、窪みなどの欠陥（以降「パイピング」と
もいう。）が発生する場合がある。内燃機関用ピストン
のように、スカート部のような厚肉部のある型鍛造品を
製造しようとすると、スカート部に鍛造用素材が流入す
る箇所の反対側の上面の凹部、すなわちバルブリセスに
パイピングは発生しやすい。
ている鍛造方法では、凹部を有する面すなわちヘッド面
とスカート外郭とを成形する金型を固定金型とし、厚肉
部であるスカート内径部およびピンボス部を成形する金
型を可動金型としている。そして、固定金型を下型と
し、可動金型を固定金型である下型の内部に向けて下降
させて、加工素材を主に可動金型側に向かった方向に塑
性流動させる。その結果、鍛造素材は可動金型内壁に逆
らった方向に塑性流動して金型内部に充満し、製品が成
形される。このとき、図３に示すように厚肉部にメタル
が流入する箇所の反対側の付近の上面に凹部があるとそ
の個所に亀裂、窪みなどの欠陥（以降「パイピング」と
もいう。）が発生する場合がある。内燃機関用ピストン
のように、スカート部のような厚肉部のある型鍛造品を
製造しようとすると、スカート部に鍛造用素材が流入す
る箇所の反対側の上面の凹部、すなわちバルブリセスに
パイピングは発生しやすい。
【０００５】パイピングを防止するために、特開２００
０−２１８３３６号公報には素材の塑性流動を制動する
方法としてヘッド面とスカート外郭を成形する金型の内
面を粗面化する方法が開示されている。
０−２１８３３６号公報には素材の塑性流動を制動する
方法としてヘッド面とスカート外郭を成形する金型の内
面を粗面化する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、金型の内面を
粗面化する方法では、金型の内面の面粗度を粗くしてい
るため、金型への鍛造用素材の焼付きが発生し、そのた
め鍛造加工のための成形荷重が増加する。その結果、金
型への負荷が大きくなるため金型の寿命が短くなり、結
果的に製造コストを上昇させる。また、鍛造回数が増加
するに伴い金型の内面に設けた粗面の摩耗が進行し、型
内面の面粗度が小さくなるため、素材の塑性流動を制動
する効果が鍛造回数の増加と供に薄れる。また局所的に
粗した表面形状、模様を有している金型を用いる場合
は、鍛造後の製品にそのような形状、模様が転写される
ことになるので、製品の外観の品質を重要視する製品に
は用いることが出来ない。
粗面化する方法では、金型の内面の面粗度を粗くしてい
るため、金型への鍛造用素材の焼付きが発生し、そのた
め鍛造加工のための成形荷重が増加する。その結果、金
型への負荷が大きくなるため金型の寿命が短くなり、結
果的に製造コストを上昇させる。また、鍛造回数が増加
するに伴い金型の内面に設けた粗面の摩耗が進行し、型
内面の面粗度が小さくなるため、素材の塑性流動を制動
する効果が鍛造回数の増加と供に薄れる。また局所的に
粗した表面形状、模様を有している金型を用いる場合
は、鍛造後の製品にそのような形状、模様が転写される
ことになるので、製品の外観の品質を重要視する製品に
は用いることが出来ない。
【０００７】そのため、複雑形状部の成形性を良好な状
態に保ち、鍛造用金型が鍛造回数による時系列的な変化
に左右されずにパイピングを防止する製造方法、鍛造用
素材が望まれている。
態に保ち、鍛造用金型が鍛造回数による時系列的な変化
に左右されずにパイピングを防止する製造方法、鍛造用
素材が望まれている。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、鍛造用素材の表面潤滑状態を調整することより、鍛
造中の素材の塑性流動状態を改善し、パイピングの発生
を抑えて外観の良好な型鍛造品を安定的に提供すること
を目的とする。
で、鍛造用素材の表面潤滑状態を調整することより、鍛
造中の素材の塑性流動状態を改善し、パイピングの発生
を抑えて外観の良好な型鍛造品を安定的に提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、パイピン
グの発生と潤滑剤塗布との関係について鋭意研究をおこ
ない、金型に対する鍛造素材表面の潤滑性を良くするた
めに潤滑剤を金型の上型に塗布した場合もしくは素材全
体に鍛造用素材に予備潤滑を施したときにパイピングは
顕著に発生することを知見しこれに基づき本発明を完成
した。 １）上記課題を解決するための第１の発明は、凹部を含
む面とその反対側の面に厚肉部を有するアルミニウム合
金鍛造製品を製造する方法において、厚肉部の外郭を成
形する金型と凹部を含む面を成形する金型とを組み合わ
せた金型を用いて、凹部を含む面となる面の潤滑剤の塗
布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である鍛造用素材を
塑性流動させて厚肉部を形成させることを特徴とするア
ルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ２）上記課題を解決するための第２の発明は、潤滑剤の
塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面の表面粗
さＲｍａｘを２〜１００μｍとすることを特徴とする
１）に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法であ
る。 ３）上記課題を解決するための第３の発明は、凹部を含
む面となる面をマスキングして鍛造用素材全体に潤滑剤
を塗布した後、マスキング材を除去することにより凹部
を含む面となる面の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／
ｍｍ2以下とすることを特徴とする１）または２）に記
載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ４）上記課題を解決するための第４の発明は、鍛造用素
材全体に潤滑剤を塗布した後に、切削加工にて潤滑剤を
除去することにより凹部を含む面となる面の潤滑剤の塗
布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下とすることを特徴と
する１）または２）に記載のアルミニウム合金鍛造製品
の製造方法である。 ５）上記課題を解決するための第５の発明は、潤滑剤を
塗布する方法が噴霧装置を用いる方法であることを特徴
とする１）乃至４）のいずれか１項に記載のアルミニウ
ム合金鍛造製品の製造方法である。 ６）上記課題を解決するための第６の発明は、潤滑剤を
塗布する方法が潤滑剤液への浸漬による方法であること
を特徴とする１）乃至４）のいずれか１項に記載のアル
ミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ７）上記課題を解決するための第７の発明は、潤滑剤
が、潤滑剤溶媒と潤滑素材とを含むものであり、潤滑素
材が黒鉛であってその濃度が１〜１０質量％であるもの
を用いることを特徴とする１）乃至６）のいずれか１項
に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ８）上記課題を解決するための第８の発明は、鍛造用素
材を１００℃から３００℃に加熱した後に、潤滑剤を塗
布することを特徴とする１）乃至７）のいずれか１項に
記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ９）上記課題を解決するための第９の発明は、潤滑剤
が、潤滑剤溶媒と潤滑素材とを含むものであり、潤滑剤
溶媒が常温において速乾性を有した溶媒であり、鍛造用
素材を常温状態で潤滑剤皮膜を形成することを特徴とす
る１）乃至７）のいずれか１項に記載のアルミニウム合
金鍛造製品の製造方法である。 １０）上記課題を解決するための第１０の発明は、凹部
を含む面となる面以外の面の潤滑剤の塗布量が０．０３
ｍｇ／ｍｍ2以上である鍛造用素材を用いることを特徴
とする１）乃至９）のいずれか１項に記載のアルミニウ
ム合金鍛造製品の製造方法である。 １１）上記課題を解決するための第１１の発明は、アル
ミニウム合金鍛造製品が、凹部を含む面がバルブリセス
を有するヘッド面であり厚肉部がスカート部、ピンボス
部である内燃機関用ピストンであることを特徴とする
１）乃至１０）のいずれか１項に記載のアルミニウム合
金鍛造製品の製造方法である。 １２）上記課題を解決するための第１２の発明は、プレ
ス機と、凹部を含む面を成形する金型と厚肉部の外郭を
成形する金型と、潤滑剤塗布装置と、鍛造用素材投入装
置とを含むアルミニウム合金鍛造装置であって、潤滑剤
塗布装置が主に厚肉部の外郭を成形する金型への潤滑剤
塗布のみを行なう装置であり、素材投入装置が鍛造用素
材の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下であ
る面を凹部を含む面を成形する金型側にして投入する装
置であることを特徴とする凹部を含む面とその反対側の
面に厚肉部を有するアルミニウム合金鍛造品鍛造装置で
ある。 １３）上記課題を解決するための第１３の発明は、凹部
を含む面を成形する金型が内燃機関用ピストンのバルブ
リセスを有するヘッド面を成形する金型であり、厚肉部
の外郭を成形する金型がスカート部およびピンボス部を
成形する金型であることを特徴とする１２）に記載のア
ルミニウム合金鍛造品鍛造装置である。 １４）上記課題を解決するための第１４の発明は、鍛造
用素材投入装置が、鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面をヘッド面を成形する
金型側になるように予め揃えて整列させたカセットにセ
ットしてから金型に鍛造用素材を投入する手段を有する
ことを特徴とする１２）または１３）に記載のアルミニ
ウム合金鍛造品鍛造装置である。 １５）上記課題を解決するための第１５の発明は、鍛造
用素材投入装置が、潤滑剤塗布判別装置と素材面反転装
置とを含んでいて、鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を揃えて整列させる手
段を有することを特徴とする１２）乃至１４）のいずれ
か１項に記載のアルミニウム合金鍛造品鍛造装置であ
る。 １６）上記課題を解決するための第１６の発明は、ヘッ
ド面を成形する金型を上型とし、潤滑剤塗布装置が、上
型への潤滑剤の巻き上がり防止傘を有していることを特
徴とする１２）乃至１５）のいずれか１項に記載のアル
ミニウム合金鍛造品鍛造装置である。 １７）上記課題を解決するための第１７の発明は、１
２）乃至１６）のいずれか１項に記載の鍛造装置に用い
る鍛造用素材であって、凹部を含む面を成形する金型に
接する面の表面粗さＲｍａｘが２〜５０μｍ、潤滑剤の
塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下であって、厚肉部
の外郭を成形する金型に接する面の潤滑剤量が０．０３
ｍｇ／ｍｍ2以上であることを特徴とする鍛造用素材で
ある。
グの発生と潤滑剤塗布との関係について鋭意研究をおこ
ない、金型に対する鍛造素材表面の潤滑性を良くするた
めに潤滑剤を金型の上型に塗布した場合もしくは素材全
体に鍛造用素材に予備潤滑を施したときにパイピングは
顕著に発生することを知見しこれに基づき本発明を完成
した。 １）上記課題を解決するための第１の発明は、凹部を含
む面とその反対側の面に厚肉部を有するアルミニウム合
金鍛造製品を製造する方法において、厚肉部の外郭を成
形する金型と凹部を含む面を成形する金型とを組み合わ
せた金型を用いて、凹部を含む面となる面の潤滑剤の塗
布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である鍛造用素材を
塑性流動させて厚肉部を形成させることを特徴とするア
ルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ２）上記課題を解決するための第２の発明は、潤滑剤の
塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面の表面粗
さＲｍａｘを２〜１００μｍとすることを特徴とする
１）に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法であ
る。 ３）上記課題を解決するための第３の発明は、凹部を含
む面となる面をマスキングして鍛造用素材全体に潤滑剤
を塗布した後、マスキング材を除去することにより凹部
を含む面となる面の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／
ｍｍ2以下とすることを特徴とする１）または２）に記
載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ４）上記課題を解決するための第４の発明は、鍛造用素
材全体に潤滑剤を塗布した後に、切削加工にて潤滑剤を
除去することにより凹部を含む面となる面の潤滑剤の塗
布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下とすることを特徴と
する１）または２）に記載のアルミニウム合金鍛造製品
の製造方法である。 ５）上記課題を解決するための第５の発明は、潤滑剤を
塗布する方法が噴霧装置を用いる方法であることを特徴
とする１）乃至４）のいずれか１項に記載のアルミニウ
ム合金鍛造製品の製造方法である。 ６）上記課題を解決するための第６の発明は、潤滑剤を
塗布する方法が潤滑剤液への浸漬による方法であること
を特徴とする１）乃至４）のいずれか１項に記載のアル
ミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ７）上記課題を解決するための第７の発明は、潤滑剤
が、潤滑剤溶媒と潤滑素材とを含むものであり、潤滑素
材が黒鉛であってその濃度が１〜１０質量％であるもの
を用いることを特徴とする１）乃至６）のいずれか１項
に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ８）上記課題を解決するための第８の発明は、鍛造用素
材を１００℃から３００℃に加熱した後に、潤滑剤を塗
布することを特徴とする１）乃至７）のいずれか１項に
記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法である。 ９）上記課題を解決するための第９の発明は、潤滑剤
が、潤滑剤溶媒と潤滑素材とを含むものであり、潤滑剤
溶媒が常温において速乾性を有した溶媒であり、鍛造用
素材を常温状態で潤滑剤皮膜を形成することを特徴とす
る１）乃至７）のいずれか１項に記載のアルミニウム合
金鍛造製品の製造方法である。 １０）上記課題を解決するための第１０の発明は、凹部
を含む面となる面以外の面の潤滑剤の塗布量が０．０３
ｍｇ／ｍｍ2以上である鍛造用素材を用いることを特徴
とする１）乃至９）のいずれか１項に記載のアルミニウ
ム合金鍛造製品の製造方法である。 １１）上記課題を解決するための第１１の発明は、アル
ミニウム合金鍛造製品が、凹部を含む面がバルブリセス
を有するヘッド面であり厚肉部がスカート部、ピンボス
部である内燃機関用ピストンであることを特徴とする
１）乃至１０）のいずれか１項に記載のアルミニウム合
金鍛造製品の製造方法である。 １２）上記課題を解決するための第１２の発明は、プレ
ス機と、凹部を含む面を成形する金型と厚肉部の外郭を
成形する金型と、潤滑剤塗布装置と、鍛造用素材投入装
置とを含むアルミニウム合金鍛造装置であって、潤滑剤
塗布装置が主に厚肉部の外郭を成形する金型への潤滑剤
塗布のみを行なう装置であり、素材投入装置が鍛造用素
材の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下であ
る面を凹部を含む面を成形する金型側にして投入する装
置であることを特徴とする凹部を含む面とその反対側の
面に厚肉部を有するアルミニウム合金鍛造品鍛造装置で
ある。 １３）上記課題を解決するための第１３の発明は、凹部
を含む面を成形する金型が内燃機関用ピストンのバルブ
リセスを有するヘッド面を成形する金型であり、厚肉部
の外郭を成形する金型がスカート部およびピンボス部を
成形する金型であることを特徴とする１２）に記載のア
ルミニウム合金鍛造品鍛造装置である。 １４）上記課題を解決するための第１４の発明は、鍛造
用素材投入装置が、鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面をヘッド面を成形する
金型側になるように予め揃えて整列させたカセットにセ
ットしてから金型に鍛造用素材を投入する手段を有する
ことを特徴とする１２）または１３）に記載のアルミニ
ウム合金鍛造品鍛造装置である。 １５）上記課題を解決するための第１５の発明は、鍛造
用素材投入装置が、潤滑剤塗布判別装置と素材面反転装
置とを含んでいて、鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を揃えて整列させる手
段を有することを特徴とする１２）乃至１４）のいずれ
か１項に記載のアルミニウム合金鍛造品鍛造装置であ
る。 １６）上記課題を解決するための第１６の発明は、ヘッ
ド面を成形する金型を上型とし、潤滑剤塗布装置が、上
型への潤滑剤の巻き上がり防止傘を有していることを特
徴とする１２）乃至１５）のいずれか１項に記載のアル
ミニウム合金鍛造品鍛造装置である。 １７）上記課題を解決するための第１７の発明は、１
２）乃至１６）のいずれか１項に記載の鍛造装置に用い
る鍛造用素材であって、凹部を含む面を成形する金型に
接する面の表面粗さＲｍａｘが２〜５０μｍ、潤滑剤の
塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下であって、厚肉部
の外郭を成形する金型に接する面の潤滑剤量が０．０３
ｍｇ／ｍｍ2以上であることを特徴とする鍛造用素材で
ある。
【００１０】以下、本発明の作用を、図２に示した、凹
部を有する面がバルブリセス２１を有するヘッド面２２
でありその反対側の面にある厚肉部がスカート部２４、
ピンボス部２３という構成である内燃機関ピストンを例
に説明する。
部を有する面がバルブリセス２１を有するヘッド面２２
でありその反対側の面にある厚肉部がスカート部２４、
ピンボス部２３という構成である内燃機関ピストンを例
に説明する。
【００１１】図３に示すように、内燃機関ピストンは、
ヘッド面２２には凹部の形状を有したバルブリセス２１
の形状が付加されており、この凹部の反対側にあるスカ
ート部２４の先端部の方向へ素材が塑性流動される（符
号３２）ことにより凹部の表面の素材が引き込まれる。
その結果、引き込まれた個所にパイピング３１と称する
鍛造欠陥が生じる。これを防止するために金型面とくに
ヘッド面を成形する金型と鍛造用素材の接触面との間に
塑性流動の制動が必要となる。
ヘッド面２２には凹部の形状を有したバルブリセス２１
の形状が付加されており、この凹部の反対側にあるスカ
ート部２４の先端部の方向へ素材が塑性流動される（符
号３２）ことにより凹部の表面の素材が引き込まれる。
その結果、引き込まれた個所にパイピング３１と称する
鍛造欠陥が生じる。これを防止するために金型面とくに
ヘッド面を成形する金型と鍛造用素材の接触面との間に
塑性流動の制動が必要となる。
【００１２】本発明では、スカート部およびピンボス部
を形成するための下型と、バルブリセスを有するヘッド
面を形成するための上型とを組み合わせた金型を用い
る。鍛造用素材を下型内に投入して、ヘッド面を形成す
る上型を下降させ、下型の下方方向へ素材を塑性流動さ
せて鍛造成形している。
を形成するための下型と、バルブリセスを有するヘッド
面を形成するための上型とを組み合わせた金型を用い
る。鍛造用素材を下型内に投入して、ヘッド面を形成す
る上型を下降させ、下型の下方方向へ素材を塑性流動さ
せて鍛造成形している。
【００１３】厚肉部を形成するには、厚肉部を囲む金型
（先の内燃機関用ピストンではスカート部およびピンボ
ス部を成形する金型）へ素材を投入し、厚肉部と反対側
の凹部を有する面を成形する金型（先の内燃機関用ピス
トンではヘッド面を成形する金型）を下降させて加重す
るにより厚肉部を囲む金型内に素材を塑性流動させて成
形している。厚肉部と反対側の面を成形する金型面から
厚肉部へ素材が引き込まれやすくなっているので、より
充分に塑性流動が制動されることが必要である。
（先の内燃機関用ピストンではスカート部およびピンボ
ス部を成形する金型）へ素材を投入し、厚肉部と反対側
の凹部を有する面を成形する金型（先の内燃機関用ピス
トンではヘッド面を成形する金型）を下降させて加重す
るにより厚肉部を囲む金型内に素材を塑性流動させて成
形している。厚肉部と反対側の面を成形する金型面から
厚肉部へ素材が引き込まれやすくなっているので、より
充分に塑性流動が制動されることが必要である。
【００１４】そこで、図４に一例を示すように、本発明
では、厚肉部を成形する金型と厚肉部と反対側の面を成
形する金型を組合せて成形しているので、本発明の潤滑
剤塗布量による塑性流動制御が可能である。さらに、本
発明では、凹部を有する面の塑性流動を制動するため
に、凹部を含む面となる面４１の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である鍛造用素材を用いてい
る。この結果、より制動力が働き厚肉部への素材の引き
込まれを抑えることができる。
では、厚肉部を成形する金型と厚肉部と反対側の面を成
形する金型を組合せて成形しているので、本発明の潤滑
剤塗布量による塑性流動制御が可能である。さらに、本
発明では、凹部を有する面の塑性流動を制動するため
に、凹部を含む面となる面４１の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である鍛造用素材を用いてい
る。この結果、より制動力が働き厚肉部への素材の引き
込まれを抑えることができる。
【００１５】図５に示すように、鍛造用素材の一方の面
の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下（好ま
しくは０．０１５ｍｇ／ｍｍ2以下。より好ましくは
０．０１０ｍｇ／ｍｍ2以下）としたものを鍛造用素材
として使用する。
の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下（好ま
しくは０．０１５ｍｇ／ｍｍ2以下。より好ましくは
０．０１０ｍｇ／ｍｍ2以下）としたものを鍛造用素材
として使用する。
【００１６】図１に示すように、本発明の製造方法の一
例は、凹部を含む面であるバルブリセスを有するヘッド
面の形状を成形する上型１１、厚肉部であるスカート
部、ピンボス部の形状を成形する下型１２を用いて内燃
機関用ピストンを鍛造する方法である。ここで、スカー
ト形状とピンボス形状を成形する複雑なカップ形状部に
おいて潤滑剤膜が切れることなく鍛造できるようにスカ
ート形状とピンボス形状を成形する下型１２へ予め潤滑
剤を塗布した後、鍛造用素材１３を、潤滑剤の塗布量が
０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下（好ましくは０．０１５ｍ
ｇ／ｍｍ2以下とした面１４をヘッド面となる面として
下型に投入して鍛造する。例えば、内燃機関用ピストン
を鍛造する場合には、バルブリセスを含むヘッド面とな
る素材の面の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2
以下とする。その結果、素材の塑性流動が制動され、バ
ルブリセス表面の素材が厚肉部のスカート部に引き込ま
れることがなく、パイピングの発生を抑えることができ
る。０．０２７ｍｇ／ｍｍ2を越えるとパイピングが発
生するおそれが大きくなる。
例は、凹部を含む面であるバルブリセスを有するヘッド
面の形状を成形する上型１１、厚肉部であるスカート
部、ピンボス部の形状を成形する下型１２を用いて内燃
機関用ピストンを鍛造する方法である。ここで、スカー
ト形状とピンボス形状を成形する複雑なカップ形状部に
おいて潤滑剤膜が切れることなく鍛造できるようにスカ
ート形状とピンボス形状を成形する下型１２へ予め潤滑
剤を塗布した後、鍛造用素材１３を、潤滑剤の塗布量が
０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下（好ましくは０．０１５ｍ
ｇ／ｍｍ2以下とした面１４をヘッド面となる面として
下型に投入して鍛造する。例えば、内燃機関用ピストン
を鍛造する場合には、バルブリセスを含むヘッド面とな
る素材の面の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2
以下とする。その結果、素材の塑性流動が制動され、バ
ルブリセス表面の素材が厚肉部のスカート部に引き込ま
れることがなく、パイピングの発生を抑えることができ
る。０．０２７ｍｇ／ｍｍ2を越えるとパイピングが発
生するおそれが大きくなる。
【００１７】このような潤滑剤塗布量を有する鍛造用素
材を用いる本発明では、金型の内側の面の表面粗さを低
く抑えることができるので、表面が良好な外観を有した
鍛造製品を得ることができる。また金型の表面粗さを低
く抑えているので、鍛造加工時の成形荷重が高くなるこ
とがなく金型への負荷が小さくなり、金型の寿命を長く
することができる。また、局所的に粗した表面形状、模
様を有しない金型を用いるので鍛造後の製品にそのよう
な形状、模様が転写されることがなく製品品質の外観が
良いものが得られる。また、鍛造回数の増加により金型
摩耗が進行することもなく、素材の塑性流動の制動力が
経時的に変化することもなく安定して製造することがで
きる。本発明は金型の表面粗さではなく、鍛造用素材側
の表面状態を調整することでパイピングを防止している
ため、経時的な鍛造製品の品質の変化がない。
材を用いる本発明では、金型の内側の面の表面粗さを低
く抑えることができるので、表面が良好な外観を有した
鍛造製品を得ることができる。また金型の表面粗さを低
く抑えているので、鍛造加工時の成形荷重が高くなるこ
とがなく金型への負荷が小さくなり、金型の寿命を長く
することができる。また、局所的に粗した表面形状、模
様を有しない金型を用いるので鍛造後の製品にそのよう
な形状、模様が転写されることがなく製品品質の外観が
良いものが得られる。また、鍛造回数の増加により金型
摩耗が進行することもなく、素材の塑性流動の制動力が
経時的に変化することもなく安定して製造することがで
きる。本発明は金型の表面粗さではなく、鍛造用素材側
の表面状態を調整することでパイピングを防止している
ため、経時的な鍛造製品の品質の変化がない。
【００１８】一方、図１４に示される従来の金型の組み
合わせは、ヘッド面およびスカート外郭を成形する金型
とスカート内径およびピンボス部を成形する金型を組合
せて鍛造成形した場合の一例であるが、この場合は、た
とえ素材の潤滑量を制御しても、ヘッド面およびスカー
ト外郭を成形する金型の内面に素材の焼きつきを防止す
るために潤滑剤を塗布する必要があるために、その結果
鍛造時にヘッド面のみの潤滑剤塗布量を制御することが
できないので、潤滑剤塗布量による塑性流動制御が不可
能である。
合わせは、ヘッド面およびスカート外郭を成形する金型
とスカート内径およびピンボス部を成形する金型を組合
せて鍛造成形した場合の一例であるが、この場合は、た
とえ素材の潤滑量を制御しても、ヘッド面およびスカー
ト外郭を成形する金型の内面に素材の焼きつきを防止す
るために潤滑剤を塗布する必要があるために、その結果
鍛造時にヘッド面のみの潤滑剤塗布量を制御することが
できないので、潤滑剤塗布量による塑性流動制御が不可
能である。
【００１９】なお、本発明はスカートおよびピンボス部
を成形する金型とヘッド面を成形する金型を組合せて鍛
造成形する方法に用いることができ、先の例のように
（１）ヘッド面を成形する金型を可動金型として、スカ
ートおよびピンボス部を成形する金型を固定金型とする
場合以外に、（２）ヘッド面を成形する金型を固定金型
としてスカート部およびピンボス部を成形する金型を可
動金型とする場合、（３）ヘッド面を成形する金型、ス
カート部およびピンボス部を成形する金型ともに可動金
型とする場合にも用いることができる。
を成形する金型とヘッド面を成形する金型を組合せて鍛
造成形する方法に用いることができ、先の例のように
（１）ヘッド面を成形する金型を可動金型として、スカ
ートおよびピンボス部を成形する金型を固定金型とする
場合以外に、（２）ヘッド面を成形する金型を固定金型
としてスカート部およびピンボス部を成形する金型を可
動金型とする場合、（３）ヘッド面を成形する金型、ス
カート部およびピンボス部を成形する金型ともに可動金
型とする場合にも用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法の実施形態につ
いて、アルミニウム合金熱間鍛造で内燃機関用ピストン
をヘッド部およびピンボス部、スカート部を一体成形す
る製造方法を一例としてより詳細に説明する。
いて、アルミニウム合金熱間鍛造で内燃機関用ピストン
をヘッド部およびピンボス部、スカート部を一体成形す
る製造方法を一例としてより詳細に説明する。
【００２１】本発明の鍛造装置を説明する。本発明に用
いる鍛造装置は、プレス機と、バルブリセスを含むヘッ
ド面形状を成形する金型とスカート部およびピンボス形
状を成形する金型と、潤滑剤塗布装置と、鍛造用素材投
入装置とを含むものである。
いる鍛造装置は、プレス機と、バルブリセスを含むヘッ
ド面形状を成形する金型とスカート部およびピンボス形
状を成形する金型と、潤滑剤塗布装置と、鍛造用素材投
入装置とを含むものである。
【００２２】本発明の鍛造装置は、例えば、図６に示す
ように、プレス装置６１と、上型１１、下型１２からな
る鍛造用金型と、潤滑剤塗布用ノズル６３、シャフト６
５、ノズル回転装置６６、ノズル移動装置６７からなる
潤滑剤塗布装置と、鍛造用素材投入装置（図示せず）と
を含んで構成される。必要に応じて上受圧板６２、下受
圧板６４を設けることができる。また、潤滑剤塗布装置
は、潤滑装置単体として設置しその動作をプレス装置と
連動させたものでも良い。
ように、プレス装置６１と、上型１１、下型１２からな
る鍛造用金型と、潤滑剤塗布用ノズル６３、シャフト６
５、ノズル回転装置６６、ノズル移動装置６７からなる
潤滑剤塗布装置と、鍛造用素材投入装置（図示せず）と
を含んで構成される。必要に応じて上受圧板６２、下受
圧板６４を設けることができる。また、潤滑剤塗布装置
は、潤滑装置単体として設置しその動作をプレス装置と
連動させたものでも良い。
【００２３】鍛造用金型についてさらに説明する。金型
はヘッド面形状を成形する金型と、厚肉部であるスカー
ト形状部を囲む金型とを含んで構成される。図７にプレ
ス機に装着された状態の一例を示す。下型１２は厚肉部
であるスカート部を囲んだ形状（スカート形成部７３）
を成形する金型とし、下型１２は固定されていて製品を
排出するためのノックアウトピン７１とを含んで構成さ
れている。上型１１はバルブリセス成形部７２を含むヘ
ッド面形状を成形する金型とし、上型は鍛造用素材を加
圧しスカート部を囲む形状を成形する下型の下方に素材
を塑性流動させるように可動になっている。
はヘッド面形状を成形する金型と、厚肉部であるスカー
ト形状部を囲む金型とを含んで構成される。図７にプレ
ス機に装着された状態の一例を示す。下型１２は厚肉部
であるスカート部を囲んだ形状（スカート形成部７３）
を成形する金型とし、下型１２は固定されていて製品を
排出するためのノックアウトピン７１とを含んで構成さ
れている。上型１１はバルブリセス成形部７２を含むヘ
ッド面形状を成形する金型とし、上型は鍛造用素材を加
圧しスカート部を囲む形状を成形する下型の下方に素材
を塑性流動させるように可動になっている。
【００２４】金型はその内側の面に粗面を設けないのが
素材の焼き付きが起こりにくく、金型へ充満するので好
ましい。金型の内面の表面粗さはＲｚで１５μｍ未満
（より好ましくは１０μｍ未満。）であるのが好まし
い。
素材の焼き付きが起こりにくく、金型へ充満するので好
ましい。金型の内面の表面粗さはＲｚで１５μｍ未満
（より好ましくは１０μｍ未満。）であるのが好まし
い。
【００２５】潤滑剤塗布装置について説明する。本発明
の潤滑剤塗布装置の構成の一例を、図８に示す。潤滑剤
塗布用ノズル８１、ノズル回転装置８２、ノズル移動装
置８３、潤滑剤貯留タンク８４、圧縮気体供給装置８
５、流路開閉器８６、流路開閉器の制御装置８７を含ん
で構成されている。
の潤滑剤塗布装置の構成の一例を、図８に示す。潤滑剤
塗布用ノズル８１、ノズル回転装置８２、ノズル移動装
置８３、潤滑剤貯留タンク８４、圧縮気体供給装置８
５、流路開閉器８６、流路開閉器の制御装置８７を含ん
で構成されている。
【００２６】ノズルの形状は、噴霧用圧縮空気吐出口と
潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズル
または、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に
配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルであるの
が好ましい。または、噴霧用圧縮空気吐出口の内側に潤
滑剤吐出口を配置することを特徴とするのが好ましい。
潤滑剤塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹
き付け範囲がほぼ同一範囲となるので、均一で薄い皮膜
である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜り
のない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるからであ
る。潤滑剤塗布範囲が噴霧用圧縮空気により拡散状態と
なるので、広範囲に渡り噴霧可能となり、均一で薄い皮
膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜
りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるからであ
る。
潤滑剤吐出口が同心的に配置された潤滑剤塗布用ノズル
または、噴霧用圧縮空気吐出口を潤滑剤吐出口の外側に
配置することを特徴とする潤滑剤塗布用ノズルであるの
が好ましい。または、噴霧用圧縮空気吐出口の内側に潤
滑剤吐出口を配置することを特徴とするのが好ましい。
潤滑剤塗布範囲と乾燥に用いられる噴霧用圧縮空気の吹
き付け範囲がほぼ同一範囲となるので、均一で薄い皮膜
である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜り
のない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるからであ
る。潤滑剤塗布範囲が噴霧用圧縮空気により拡散状態と
なるので、広範囲に渡り噴霧可能となり、均一で薄い皮
膜である潤滑剤の塗布状態、または未乾燥な潤滑剤の溜
りのない潤滑剤の乾燥状態を得ることができるからであ
る。
【００２７】ノズルの一例を図１３に示す。図１３
（ａ）は吐出口の配置例の図、（ｂ）はノズルの断面の
図である。
（ａ）は吐出口の配置例の図、（ｂ）はノズルの断面の
図である。
【００２８】図１３（ａ）に示すようにノズルは３つの
吐出口を有している。その吐出口の配置は、同心的に配
置したものになっている。いわゆる３重芯管構造となっ
ている。ひとつの吐出口を噴霧用圧縮空気吐出口１３１
１とし、他の吐出口を２種類の潤滑剤（潤滑剤Ａ、Ｂ）
のそれぞれの吐出口（潤滑剤Ａ用吐出口１３１２、潤滑
剤Ｂ用吐出口１３１３）としている。ここで、噴霧用圧
縮空気と潤滑剤の吐出口が同心的に配置されている。
吐出口を有している。その吐出口の配置は、同心的に配
置したものになっている。いわゆる３重芯管構造となっ
ている。ひとつの吐出口を噴霧用圧縮空気吐出口１３１
１とし、他の吐出口を２種類の潤滑剤（潤滑剤Ａ、Ｂ）
のそれぞれの吐出口（潤滑剤Ａ用吐出口１３１２、潤滑
剤Ｂ用吐出口１３１３）としている。ここで、噴霧用圧
縮空気と潤滑剤の吐出口が同心的に配置されている。
【００２９】また、その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空
気吐出口が潤滑剤吐出口の外側に配置されたものになっ
ている。その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空気吐出口の
内側に潤滑剤吐出口が配置されたものになっている。
気吐出口が潤滑剤吐出口の外側に配置されたものになっ
ている。その吐出口の配置は、噴霧用圧縮空気吐出口の
内側に潤滑剤吐出口が配置されたものになっている。
【００３０】図１３（ｂ）に示すように、噴霧用圧縮空
気供給路１３１、潤滑剤Ａ供給路１３２、潤滑剤Ｂ供給
路１３３、各潤滑剤供給路を開閉するニードル弁１３
４、１３５、各ニードル弁を作動させるシリンダー駆動
用圧縮空気供給路１３６、１３７、各ニードル弁に接続
されたばね１３８、１３９を含んで構成されている。潤
滑剤吐出口を同心円的に配置するために支持部（図示せ
ず）を設けることもできる。
気供給路１３１、潤滑剤Ａ供給路１３２、潤滑剤Ｂ供給
路１３３、各潤滑剤供給路を開閉するニードル弁１３
４、１３５、各ニードル弁を作動させるシリンダー駆動
用圧縮空気供給路１３６、１３７、各ニードル弁に接続
されたばね１３８、１３９を含んで構成されている。潤
滑剤吐出口を同心円的に配置するために支持部（図示せ
ず）を設けることもできる。
【００３１】必要に応じて圧力調整器８１３、例えば減
圧弁を含ませることができる。圧縮気体供給装置として
は空気コンプレッサーをあげることができる。流路開閉
器として電磁弁を用いるのは、制御が容易なので好まし
い。
圧弁を含ませることができる。圧縮気体供給装置として
は空気コンプレッサーをあげることができる。流路開閉
器として電磁弁を用いるのは、制御が容易なので好まし
い。
【００３２】圧縮気体たとえば空気コンプレッサーから
圧力調整器８１３、圧縮気体配管８９を経由して供給さ
れる圧縮空気によって液面が加圧されている潤滑剤貯留
タンクから潤滑剤用配管８１０が潤滑剤塗布用ノズルの
供給路に配管されている。潤滑剤貯留タンクは攪拌用の
プロペラシャフト８８を有しているのが好ましい。潤滑
剤を常時攪拌することができるので潤滑剤の固形分の沈
降を防止することができるからである。圧縮気体の種類
としては、不活性ガス、乾燥空気、それらの混合気体な
どが挙げられる。
圧力調整器８１３、圧縮気体配管８９を経由して供給さ
れる圧縮空気によって液面が加圧されている潤滑剤貯留
タンクから潤滑剤用配管８１０が潤滑剤塗布用ノズルの
供給路に配管されている。潤滑剤貯留タンクは攪拌用の
プロペラシャフト８８を有しているのが好ましい。潤滑
剤を常時攪拌することができるので潤滑剤の固形分の沈
降を防止することができるからである。圧縮気体の種類
としては、不活性ガス、乾燥空気、それらの混合気体な
どが挙げられる。
【００３３】噴霧用圧縮空気は空気コンプレッサーから
圧力調整器８１３、圧縮気体配管８９を経由して電磁弁
を経てさらに噴霧用圧縮空気配管８１２を経由して潤滑
剤塗布用ノズルの圧縮空気供給路に配管されている。電
磁弁の開閉は電磁弁開閉の制御装置内に備え付けられた
タイマーにより制御されており、目的の時間だけ開かれ
て噴霧用圧縮空気を供給する。
圧力調整器８１３、圧縮気体配管８９を経由して電磁弁
を経てさらに噴霧用圧縮空気配管８１２を経由して潤滑
剤塗布用ノズルの圧縮空気供給路に配管されている。電
磁弁の開閉は電磁弁開閉の制御装置内に備え付けられた
タイマーにより制御されており、目的の時間だけ開かれ
て噴霧用圧縮空気を供給する。
【００３４】シリンダー駆動用圧縮空気は空気コンプレ
ッサーから圧力調整器８１３、圧縮空気配管８９を経由
して内圧開放可能な電磁弁を経てさらにシリンダー駆動
用圧縮空気配管８１１を経由して潤滑剤塗布用ノズルの
潤滑剤供給路の途中に設けられたニードル弁へ配管され
ている。電磁弁の開閉は電磁弁開閉の制御装置内に備え
付けられたタイマーにより制御されている。
ッサーから圧力調整器８１３、圧縮空気配管８９を経由
して内圧開放可能な電磁弁を経てさらにシリンダー駆動
用圧縮空気配管８１１を経由して潤滑剤塗布用ノズルの
潤滑剤供給路の途中に設けられたニードル弁へ配管され
ている。電磁弁の開閉は電磁弁開閉の制御装置内に備え
付けられたタイマーにより制御されている。
【００３５】ニードル弁はシリンダー駆動用圧縮空気が
供給されると後退する機構になっている。ニードル弁の
後退により潤滑剤供給路と潤滑剤吐出口が接続される。
電磁弁が閉じられ電磁弁内の圧縮空気圧も開放される
と、ニードル弁はバネにより前進する機構となってい
る。ニードル弁の前進により潤滑剤供給路と潤滑剤吐出
口が閉じられる。
供給されると後退する機構になっている。ニードル弁の
後退により潤滑剤供給路と潤滑剤吐出口が接続される。
電磁弁が閉じられ電磁弁内の圧縮空気圧も開放される
と、ニードル弁はバネにより前進する機構となってい
る。ニードル弁の前進により潤滑剤供給路と潤滑剤吐出
口が閉じられる。
【００３６】潤滑剤塗布用ノズルはノズル回転装置に接
続されており、ノズル回転装置によって潤滑剤塗布用ノ
ズルは金型上方で回転しながら潤滑剤を塗布する。ノズ
ル回転装置はノズルを金型中心軸上にて回転するのが広
範囲で均一に噴霧用圧縮空気、潤滑剤を塗布できるので
好ましい。シャフトを介してノズル回転装置に接続する
こともできる。ノズル回転装置はノズル移動装置により
金型上方へ移動または金型上方から退避する機能を有し
ている。たとえば成形時には潤滑剤塗布用ノズルが金型
上方から退避し、潤滑剤塗布時には潤滑剤塗布用ノズル
が金型上方に移動する。ノズル移動装置はエアーシリン
ダーにて前進後退する仕組みであることが駆動エネルギ
ーを他の駆動装置と共有化できるので好ましい。また、
動作が安定しているので好ましい。
続されており、ノズル回転装置によって潤滑剤塗布用ノ
ズルは金型上方で回転しながら潤滑剤を塗布する。ノズ
ル回転装置はノズルを金型中心軸上にて回転するのが広
範囲で均一に噴霧用圧縮空気、潤滑剤を塗布できるので
好ましい。シャフトを介してノズル回転装置に接続する
こともできる。ノズル回転装置はノズル移動装置により
金型上方へ移動または金型上方から退避する機能を有し
ている。たとえば成形時には潤滑剤塗布用ノズルが金型
上方から退避し、潤滑剤塗布時には潤滑剤塗布用ノズル
が金型上方に移動する。ノズル移動装置はエアーシリン
ダーにて前進後退する仕組みであることが駆動エネルギ
ーを他の駆動装置と共有化できるので好ましい。また、
動作が安定しているので好ましい。
【００３７】ここで、潤滑剤塗布装置は主にスカート部
およびピンボス部を成形する金型への潤滑剤塗布を行な
う装置である。図９に示すように主にスカート部および
ピンボス部を成形する金型への潤滑剤塗布を行なうよう
に潤滑剤塗布用ノズルを配設するのが好ましい。
およびピンボス部を成形する金型への潤滑剤塗布を行な
う装置である。図９に示すように主にスカート部および
ピンボス部を成形する金型への潤滑剤塗布を行なうよう
に潤滑剤塗布用ノズルを配設するのが好ましい。
【００３８】また、潤滑剤塗布装置が、ヘッド面を成形
する金型への潤滑剤の巻き上がり防止傘が付加されてい
ることが好ましい。潤滑剤がヘッド面を成形する金型に
付着するのを抑えることができ、ヘッド面を成形する金
型面での鍛造用素材の塑性流動の制動力を高めることが
できるからである。潤滑剤の巻き上がり防止傘６８の一
例を図９に示す。図９に示すように、巻き上がり防止傘
としてノズルとヘッド面を成形する金型との間に平板ま
たは傘状の円錐状の板が設けられ該板はノズルの回転と
一緒に回転することにより、ノズルから噴出された噴霧
状の潤滑剤が上型に付着するのを抑えることができる。
巻き上がり防止傘はノズルと一体になるように固定され
ているのが装置を小型軽量化することができ好ましい。
巻き上がり防止傘の材質としては、ステンレス、アル
ミ、プラスチックを挙げることができる。
する金型への潤滑剤の巻き上がり防止傘が付加されてい
ることが好ましい。潤滑剤がヘッド面を成形する金型に
付着するのを抑えることができ、ヘッド面を成形する金
型面での鍛造用素材の塑性流動の制動力を高めることが
できるからである。潤滑剤の巻き上がり防止傘６８の一
例を図９に示す。図９に示すように、巻き上がり防止傘
としてノズルとヘッド面を成形する金型との間に平板ま
たは傘状の円錐状の板が設けられ該板はノズルの回転と
一緒に回転することにより、ノズルから噴出された噴霧
状の潤滑剤が上型に付着するのを抑えることができる。
巻き上がり防止傘はノズルと一体になるように固定され
ているのが装置を小型軽量化することができ好ましい。
巻き上がり防止傘の材質としては、ステンレス、アル
ミ、プラスチックを挙げることができる。
【００３９】素材投入装置が、素材を潤滑面を予め揃え
て整列させたカセットにセットしてからスカート部およ
びピンボス部を成形する金型である下型に投入すること
が好ましい。装置が小型となるからである。
て整列させたカセットにセットしてからスカート部およ
びピンボス部を成形する金型である下型に投入すること
が好ましい。装置が小型となるからである。
【００４０】また、素材投入装置が、潤滑剤塗布判定装
置と反転装置とを含んでいるのが装置の自動化を図るた
めに好ましい。潤滑剤塗布判定装置にて素材の潤滑剤の
塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を判別し
て、その判別結果に基づきあらかじめ決めた方向に反転
装置にて揃えることができるからである。その結果、連
続的に判別、整列を行うことにより鍛造装置の自動運転
が可能になるからである。
置と反転装置とを含んでいるのが装置の自動化を図るた
めに好ましい。潤滑剤塗布判定装置にて素材の潤滑剤の
塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を判別し
て、その判別結果に基づきあらかじめ決めた方向に反転
装置にて揃えることができるからである。その結果、連
続的に判別、整列を行うことにより鍛造装置の自動運転
が可能になるからである。
【００４１】潤滑剤塗布判定装置は、鍛造用素材表面に
潤滑剤が所定量塗布されているかを検出し判別できれば
良い。その検出手段は非接触式であるのが潤滑剤塗布状
態を破壊することが無いので好ましい。検出手段として
は、光学式画像解析装置、反射率計、渦電流計、を挙げ
ることができる。
潤滑剤が所定量塗布されているかを検出し判別できれば
良い。その検出手段は非接触式であるのが潤滑剤塗布状
態を破壊することが無いので好ましい。検出手段として
は、光学式画像解析装置、反射率計、渦電流計、を挙げ
ることができる。
【００４２】反転装置としては、多関節ロボットアー
ム、エアーシリンダー、パーツフィーダーを挙げること
ができる。
ム、エアーシリンダー、パーツフィーダーを挙げること
ができる。
【００４３】素材投入装置の一例の概略図を図１０に示
す。素材投入装置は、素材を潤滑面を予め揃えて整列さ
せた素材ストッカー１０１、画像解析装置１０３、反転
装置１０４を備えたコンベア１０７へ素材を搬送する素
材搬送装置１０２を含んで構成される。潤滑面を揃えた
素材はコンベアによって加熱炉１０６に搬入され所定の
温度に加熱された後、鍛造装置に投入される。反転装置
は画像解析装置での判別結果に基づく制御信号１０５に
より制御される。
す。素材投入装置は、素材を潤滑面を予め揃えて整列さ
せた素材ストッカー１０１、画像解析装置１０３、反転
装置１０４を備えたコンベア１０７へ素材を搬送する素
材搬送装置１０２を含んで構成される。潤滑面を揃えた
素材はコンベアによって加熱炉１０６に搬入され所定の
温度に加熱された後、鍛造装置に投入される。反転装置
は画像解析装置での判別結果に基づく制御信号１０５に
より制御される。
【００４４】つぎに本発明の製造方法の一例を説明す
る。本発明の製造方法は、素材を切断する工程と、鍛造
用素材の潤滑剤を塗布し鍛造用素材とする工程と、金型
へ潤滑剤を塗布する工程と、プレス機へ鍛造用素材を投
入する工程と、プレス機を用いて鍛造する工程と、鍛造
製品を排出する工程とを含むものである。必要に応じ
て、鍛造用素材の加熱、金型の加熱の工程を追加するこ
とができる。
る。本発明の製造方法は、素材を切断する工程と、鍛造
用素材の潤滑剤を塗布し鍛造用素材とする工程と、金型
へ潤滑剤を塗布する工程と、プレス機へ鍛造用素材を投
入する工程と、プレス機を用いて鍛造する工程と、鍛造
製品を排出する工程とを含むものである。必要に応じ
て、鍛造用素材の加熱、金型の加熱の工程を追加するこ
とができる。
【００４５】まず、素材を切断する工程では、例えば丸
鋸を用いて素材を鍛造に適した形状に切断したものを鍛
造用素材とする。ここで、切断面は、その表面の粗さ
（Ｒｍａｘ）が２〜１００μｍ（好ましくは５〜２５μ
ｍ。）となるように切断されるのが素材の塑性流動がよ
り制動されるから好ましい。
鋸を用いて素材を鍛造に適した形状に切断したものを鍛
造用素材とする。ここで、切断面は、その表面の粗さ
（Ｒｍａｘ）が２〜１００μｍ（好ましくは５〜２５μ
ｍ。）となるように切断されるのが素材の塑性流動がよ
り制動されるから好ましい。
【００４６】素材は、アルミニウム合金であれば塑性加
工に適しているのでいずれのものでも用いることができ
る。たとえば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系
合金、ＪＩＳ６０６１合金等を用いることができる。ま
た、素材の製法は、金型鋳造、連続鋳造、押出、圧延等
いずれであっても良い。アルミニウム合金の場合、連造
鋳造された丸棒材が安価で好ましい。アルミニウム合金
においては、気体加圧式ホットトップ鋳造法（例えば、
昭和電工（株）製ＳＨＯＴＩＣ材（登録商標））で連続
鋳造された丸棒材が、優れた内部健全性を持ち、結晶粒
が微細であり、かつ、塑性加工による結晶粒の異方性が
ない為、本発明の効果をよりよく発現できるので好まし
い。
工に適しているのでいずれのものでも用いることができ
る。たとえば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系
合金、ＪＩＳ６０６１合金等を用いることができる。ま
た、素材の製法は、金型鋳造、連続鋳造、押出、圧延等
いずれであっても良い。アルミニウム合金の場合、連造
鋳造された丸棒材が安価で好ましい。アルミニウム合金
においては、気体加圧式ホットトップ鋳造法（例えば、
昭和電工（株）製ＳＨＯＴＩＣ材（登録商標））で連続
鋳造された丸棒材が、優れた内部健全性を持ち、結晶粒
が微細であり、かつ、塑性加工による結晶粒の異方性が
ない為、本発明の効果をよりよく発現できるので好まし
い。
【００４７】また、素材としてアルミニウム合金を用い
るだけでなく、塑性加工に適していれば他の金属材料を
用いることができる。他の金属材料としては、例えば、
鉄、マグネシウム、チタンおよびこれらを主成分とする
合金、真鍮を挙げることができる。
るだけでなく、塑性加工に適していれば他の金属材料を
用いることができる。他の金属材料としては、例えば、
鉄、マグネシウム、チタンおよびこれらを主成分とする
合金、真鍮を挙げることができる。
【００４８】つぎに、鍛造用素材の潤滑剤を塗布し鍛造
用素材とする工程を説明する。切断面の一方の面の潤滑
剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下（好ましくは
０．０１５ｍｇ／ｍｍ2以下。）とする。潤滑剤の塗布
量は少なければ少ないほど素材の塑性流動による引き込
まれを制御する効果が強くなりパイピングの発生を抑え
ることができる。鍛造条件によっては、例えば内燃機関
ピストンの場合鍛造条件によっては潤滑剤を塗布しない
状態でも本発明の効果を得ることができる。
用素材とする工程を説明する。切断面の一方の面の潤滑
剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下（好ましくは
０．０１５ｍｇ／ｍｍ2以下。）とする。潤滑剤の塗布
量は少なければ少ないほど素材の塑性流動による引き込
まれを制御する効果が強くなりパイピングの発生を抑え
ることができる。鍛造条件によっては、例えば内燃機関
ピストンの場合鍛造条件によっては潤滑剤を塗布しない
状態でも本発明の効果を得ることができる。
【００４９】凹部を含む面となる面以外の面の潤滑剤の
塗布量を０．０３ｍｇ／ｍｍ2以上（より好ましくは
０．０５ｍｇ／ｍｍ2以上。）とするのが、金型との接
触部摩擦抵抗が小さくなり鍛造欠陥である焼き付きやか
じりの発生を抑えることができるので好ましい。
塗布量を０．０３ｍｇ／ｍｍ2以上（より好ましくは
０．０５ｍｇ／ｍｍ2以上。）とするのが、金型との接
触部摩擦抵抗が小さくなり鍛造欠陥である焼き付きやか
じりの発生を抑えることができるので好ましい。
【００５０】また、潤滑剤素材が黒鉛であってその濃度
が１〜１０質量％（好ましくは３〜８質量％。）である
ものを用いることが、黒鉛潤滑剤皮膜厚さが潤滑切れを
起こさない厚さとなるから好ましい。潤滑剤素材は黒鉛
以外に、水ガラスを用いることができる。
が１〜１０質量％（好ましくは３〜８質量％。）である
ものを用いることが、黒鉛潤滑剤皮膜厚さが潤滑切れを
起こさない厚さとなるから好ましい。潤滑剤素材は黒鉛
以外に、水ガラスを用いることができる。
【００５１】ここで、潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ
／ｍｍ2以下とする面を予めマスキングして素材全体に
潤滑剤を塗布した後、マスキング材を除去することによ
って、潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下と
した面を設ける方法を用いることができる。この方法は
マスキング面の潤滑剤塗布量が限りなく少なくなるので
好ましい。マスキング材は潤滑剤を塗布する際に潤滑剤
の付着を遮蔽するものであればいずれのものを用いるこ
とができる。マスキング材としては、耐熱性テープ、
布、耐熱性樹脂材、金属板、植物油、鉱物油が挙げられ
る。
／ｍｍ2以下とする面を予めマスキングして素材全体に
潤滑剤を塗布した後、マスキング材を除去することによ
って、潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下と
した面を設ける方法を用いることができる。この方法は
マスキング面の潤滑剤塗布量が限りなく少なくなるので
好ましい。マスキング材は潤滑剤を塗布する際に潤滑剤
の付着を遮蔽するものであればいずれのものを用いるこ
とができる。マスキング材としては、耐熱性テープ、
布、耐熱性樹脂材、金属板、植物油、鉱物油が挙げられ
る。
【００５２】あるいは、鍛造用素材全体に潤滑剤を塗布
した後に、切削加工にて潤滑剤を除去して潤滑剤の塗布
量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を得る方法を
用いることもできる。この方法は、表面粗さを低減させ
る加工工程を一緒に含ませることができ工程を簡略化で
きるので好ましい。ここで、切削加工面は、その表面の
粗さ（Ｒｍａｘ）が２〜５μｍとなるように切削される
のが鍛造製品の外観が良好となるから好ましい。
した後に、切削加工にて潤滑剤を除去して潤滑剤の塗布
量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を得る方法を
用いることもできる。この方法は、表面粗さを低減させ
る加工工程を一緒に含ませることができ工程を簡略化で
きるので好ましい。ここで、切削加工面は、その表面の
粗さ（Ｒｍａｘ）が２〜５μｍとなるように切削される
のが鍛造製品の外観が良好となるから好ましい。
【００５３】鍛造用素材全体に潤滑剤を塗布する方法と
しては、噴霧装置により潤滑剤を塗布する方法、鍛造用
素材を潤滑剤液へ浸漬させる方法を用いることができ
る。
しては、噴霧装置により潤滑剤を塗布する方法、鍛造用
素材を潤滑剤液へ浸漬させる方法を用いることができ
る。
【００５４】噴霧装置により塗布する方法では、潤滑剤
を広く均一に塗布し乾燥させる噴霧装置を用いるのが潤
滑剤皮膜が均一となるので好ましい。図１１に噴霧装置
により塗布する方法の一例を示す。鍛造用素材をパレッ
ト板の上に厚肉部となる面を上向きに並べ潤滑剤塗布装
置にて噴霧化した潤滑剤を塗布する。この場合は、パレ
ットに接している面が潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ
／ｍｍ2以下である面となる。潤滑剤塗布装置として
は、ハンドスプレー装置、前述した金型への潤滑剤塗布
装置と同様の装置、潤滑剤スプレー缶、シャワー式ノズ
ルなどを用いることができる。
を広く均一に塗布し乾燥させる噴霧装置を用いるのが潤
滑剤皮膜が均一となるので好ましい。図１１に噴霧装置
により塗布する方法の一例を示す。鍛造用素材をパレッ
ト板の上に厚肉部となる面を上向きに並べ潤滑剤塗布装
置にて噴霧化した潤滑剤を塗布する。この場合は、パレ
ットに接している面が潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ
／ｍｍ2以下である面となる。潤滑剤塗布装置として
は、ハンドスプレー装置、前述した金型への潤滑剤塗布
装置と同様の装置、潤滑剤スプレー缶、シャワー式ノズ
ルなどを用いることができる。
【００５５】潤滑剤液へ浸漬させる方法は、例えば籠に
素材を入れて、籠ごと浸漬することにより塗布すること
ができる。特に個々に浸漬するのが素材同士が密着せ
ず、全面に均一塗布となるので好ましい。
素材を入れて、籠ごと浸漬することにより塗布すること
ができる。特に個々に浸漬するのが素材同士が密着せ
ず、全面に均一塗布となるので好ましい。
【００５６】鍛造用素材の温度を１００〜３００℃（好
ましくは１２０〜２００℃。）に加熱した後に、潤滑剤
を塗布することが潤滑剤の皮膜状態を良好にするので好
ましい。特に水溶性潤滑剤の水分を充分に蒸発させ黒鉛
固形分を素材表面に良好に付着させることができるので
好ましい。
ましくは１２０〜２００℃。）に加熱した後に、潤滑剤
を塗布することが潤滑剤の皮膜状態を良好にするので好
ましい。特に水溶性潤滑剤の水分を充分に蒸発させ黒鉛
固形分を素材表面に良好に付着させることができるので
好ましい。
【００５７】また、潤滑剤の溶媒として常温において速
乾性である溶媒を用いて常温の素材に塗布して潤滑剤皮
膜を形成することが難水溶性固形分が均一分散していて
均一皮膜を得られるので好ましい。常温において速乾性
である溶媒としては、アルコール、アセトン、が挙げら
れる。
乾性である溶媒を用いて常温の素材に塗布して潤滑剤皮
膜を形成することが難水溶性固形分が均一分散していて
均一皮膜を得られるので好ましい。常温において速乾性
である溶媒としては、アルコール、アセトン、が挙げら
れる。
【００５８】金型へ潤滑剤を塗布する工程を説明する。
金型温度を例えば１５０℃〜３００℃の範囲に加熱昇温
し保持し、前述した潤滑剤塗布装置を用いて、３〜８質
量％の濃度の黒鉛系水溶性潤滑を厚肉部であるスカート
部を成形する金型に０．４〜２．０秒間塗布する。
金型温度を例えば１５０℃〜３００℃の範囲に加熱昇温
し保持し、前述した潤滑剤塗布装置を用いて、３〜８質
量％の濃度の黒鉛系水溶性潤滑を厚肉部であるスカート
部を成形する金型に０．４〜２．０秒間塗布する。
【００５９】プレス機へ鍛造用素材を投入する工程、プ
レス機を用いて鍛造する工程を図１２をもとに説明す
る。温度３００℃〜５００℃に加熱した鍛造用素材をス
カート部を形成する下型内に投入する（図１２
（ａ））。ここで、鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を金型の上型に接する
ような向きに投入する。投入後、バルブリセス形状を形
成する上型が下降しプレス成形する（図１２（ｂ））。
図４に示すように厚肉部であるスカート部を囲む金型の
動く方向とは逆方向に素材が塑性流動してスカート部が
形成される。図１２（ｃ）に示すように下型内で成形さ
れた製品はノックアウトピンで押し上げられて排出され
る。
レス機を用いて鍛造する工程を図１２をもとに説明す
る。温度３００℃〜５００℃に加熱した鍛造用素材をス
カート部を形成する下型内に投入する（図１２
（ａ））。ここで、鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．
０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を金型の上型に接する
ような向きに投入する。投入後、バルブリセス形状を形
成する上型が下降しプレス成形する（図１２（ｂ））。
図４に示すように厚肉部であるスカート部を囲む金型の
動く方向とは逆方向に素材が塑性流動してスカート部が
形成される。図１２（ｃ）に示すように下型内で成形さ
れた製品はノックアウトピンで押し上げられて排出され
る。
【００６０】本発明の鍛造装置は、潤滑剤塗布装置が主
に下型への潤滑剤塗布のみを行なう装置であり、素材投
入装置が鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ
／ｍｍ2以下である面を上型側にして投入する装置であ
ることを特徴とする鍛造装置であるので、本発明の鍛造
装置を用いるとパイピングの発生を抑えて外観の良好な
鍛造品を安定的に製造することができる。
に下型への潤滑剤塗布のみを行なう装置であり、素材投
入装置が鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ
／ｍｍ2以下である面を上型側にして投入する装置であ
ることを特徴とする鍛造装置であるので、本発明の鍛造
装置を用いるとパイピングの発生を抑えて外観の良好な
鍛造品を安定的に製造することができる。
【００６１】本発明の鍛造方法は、厚肉部を有するアル
ミニウム合金鍛造製品を製造する方法において、凹部を
含む面となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍ
ｍ2以下である鍛造用素材を用いて厚肉部を囲む金型と
は相対的に逆方向に素材を塑性流動させて厚肉部を形成
させることを特徴とする鍛造製品の製造方法であるので
本発明の鍛造方法を用いるとパイピングの発生を抑えて
外観の良好な鍛造品を安定的に製造することができる。
ミニウム合金鍛造製品を製造する方法において、凹部を
含む面となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍ
ｍ2以下である鍛造用素材を用いて厚肉部を囲む金型と
は相対的に逆方向に素材を塑性流動させて厚肉部を形成
させることを特徴とする鍛造製品の製造方法であるので
本発明の鍛造方法を用いるとパイピングの発生を抑えて
外観の良好な鍛造品を安定的に製造することができる。
【００６２】本発明の鍛造用素材は、上記の鍛造装置に
用いる鍛造用素材であって、金型の上型に接する面すな
わち凹部を含む面となる面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が２
〜５０μｍ、潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2
以下であって、下型に接する面、すなわち凹部を含む面
となる面以外の面に接する潤滑剤を塗布する面の潤滑剤
量が０．０３ｍｇ／ｍｍ2以上（好ましくは０．０５ｍ
ｇ／ｍｍ2以上。）であることを特徴とするので本発明
の鍛造用素材を用いるとパイピングの発生を抑えて外観
の良好な鍛造品を安定的に製造することができる。
用いる鍛造用素材であって、金型の上型に接する面すな
わち凹部を含む面となる面の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が２
〜５０μｍ、潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2
以下であって、下型に接する面、すなわち凹部を含む面
となる面以外の面に接する潤滑剤を塗布する面の潤滑剤
量が０．０３ｍｇ／ｍｍ2以上（好ましくは０．０５ｍ
ｇ／ｍｍ2以上。）であることを特徴とするので本発明
の鍛造用素材を用いるとパイピングの発生を抑えて外観
の良好な鍛造品を安定的に製造することができる。
【００６３】潤滑剤の塗布条件、鍛造条件の組み合わせ
の他の実施形態を説明する。本発明の鍛造方法では、例
えば、複数の潤滑剤の供給が可能である潤滑剤塗布用ノ
ズルを有する潤滑剤塗布装置を用いて、まず素材温度を
下げることなく（好ましくは温度は２００℃以下になら
ない状態。）、高温の素材表面に油性潤滑剤（例えば、
良好な濡れ性を得るために鉱物油が好ましい。）を塗布
し、続いてこの潤滑剤の皮膜上に黒鉛を含む水性潤滑剤
を塗布して黒鉛固形成分を吸着させることができる。
の他の実施形態を説明する。本発明の鍛造方法では、例
えば、複数の潤滑剤の供給が可能である潤滑剤塗布用ノ
ズルを有する潤滑剤塗布装置を用いて、まず素材温度を
下げることなく（好ましくは温度は２００℃以下になら
ない状態。）、高温の素材表面に油性潤滑剤（例えば、
良好な濡れ性を得るために鉱物油が好ましい。）を塗布
し、続いてこの潤滑剤の皮膜上に黒鉛を含む水性潤滑剤
を塗布して黒鉛固形成分を吸着させることができる。
【００６４】また塗布後に「噴霧用圧縮空気のみ」を吹
き付けることにより潤滑剤の乾燥状態を良好にすること
ができるので好ましい。本発明では、複数の潤滑剤の塗
布が可能である潤滑剤塗布用ノズルを有する潤滑剤塗布
装置を用いているので、素材の温度が高くてもぬれ性が
低下することなくすなわち潤滑剤がはじかれることなく
良好な塗布状態を得ることができ、続いてこの皮膜上に
水性潤滑剤を塗布して黒鉛固形成分を吸着させることに
より油溜りのない、均一な潤滑皮膜を得ることができ
る。その結果、潤滑剤溜まりが素材の表面に発生せず、
鍛造品において欠肉が生じるといった不具合を抑えるこ
とができる。
き付けることにより潤滑剤の乾燥状態を良好にすること
ができるので好ましい。本発明では、複数の潤滑剤の塗
布が可能である潤滑剤塗布用ノズルを有する潤滑剤塗布
装置を用いているので、素材の温度が高くてもぬれ性が
低下することなくすなわち潤滑剤がはじかれることなく
良好な塗布状態を得ることができ、続いてこの皮膜上に
水性潤滑剤を塗布して黒鉛固形成分を吸着させることに
より油溜りのない、均一な潤滑皮膜を得ることができ
る。その結果、潤滑剤溜まりが素材の表面に発生せず、
鍛造品において欠肉が生じるといった不具合を抑えるこ
とができる。
【００６５】
【実施例】図６、９に示した装置、図７に示した金型を
用いて図２に示す内燃機関用ピストンを製造した。素材
は、Ａｌ−１２Ｓｉ−４Ｃｕ−０．５Ｍｇの材質の連続
鋳造棒を切断したものを用いた。素材の潤滑剤の塗布条
件は表１に示した。素材の表面粗さＲｍａｘは、１５μ
ｍであった。また用いた金型の内壁の表面粗さＲｚを５
箇所測定したところ１〜７μｍであった。金型の下型に
黒鉛系潤滑剤を塗布した。
用いて図２に示す内燃機関用ピストンを製造した。素材
は、Ａｌ−１２Ｓｉ−４Ｃｕ−０．５Ｍｇの材質の連続
鋳造棒を切断したものを用いた。素材の潤滑剤の塗布条
件は表１に示した。素材の表面粗さＲｍａｘは、１５μ
ｍであった。また用いた金型の内壁の表面粗さＲｚを５
箇所測定したところ１〜７μｍであった。金型の下型に
黒鉛系潤滑剤を塗布した。
【００６６】潤滑剤の塗布状態が表１に示すように素材
を金型に投入した。鍛造条件の素材温度は４００℃、荷
重は４００ｔとした。
を金型に投入した。鍛造条件の素材温度は４００℃、荷
重は４００ｔとした。
【００６７】各条件の素材を用いて鍛造したそれぞれ１
０００個の製品を目視検査によってバルブリセスのパイ
ピングの発生状態、外郭でのかじり発生率を調査した。
結果を表１に示す。
０００個の製品を目視検査によってバルブリセスのパイ
ピングの発生状態、外郭でのかじり発生率を調査した。
結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
【００６９】上型に接する面、すなわちバルブリセスを
有するヘッド部となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７
ｍｇ／ｍｍ2以下である素材を用いた場合では、パイピ
ングの発生が押さえられているのがわかる。また、カッ
プ形状部のスカート部において潤滑切れによる外観不良
は観察されなかった。ヘッド面の外観においても表面の
粗さが大きくなることは無く外観品質は良好であった。
有するヘッド部となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７
ｍｇ／ｍｍ2以下である素材を用いた場合では、パイピ
ングの発生が押さえられているのがわかる。また、カッ
プ形状部のスカート部において潤滑切れによる外観不良
は観察されなかった。ヘッド面の外観においても表面の
粗さが大きくなることは無く外観品質は良好であった。
【００７０】
【発明の効果】本発明の製造方法は、凹部を含む面とな
る面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下で
ある鍛造用素材を、厚肉部の外郭を成形する金型と凹部
を含む面を成形する金型とを組み合わせた金型を用い
て、素材を塑性流動させて厚肉部を形成させることを特
徴とする鍛造製品の製造方法であるので、パイピングの
発生を抑えて外観の良好な型鍛造品を安定的に製造する
ことができる。さらに、型内面からメタルの離脱が抑制
され、亀裂、窪みなどの欠陥の無い型鍛造品が得られ
る。特に内燃機関用ピストンを製造する方法おいては、
ヘッド形状およびピンボス部、スカート部を一体成形し
た際に、バルブリセスのパイピングの発生を抑えて、外
観表面の品質が良好なものを容易に安定して製造するこ
とができる。
る面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下で
ある鍛造用素材を、厚肉部の外郭を成形する金型と凹部
を含む面を成形する金型とを組み合わせた金型を用い
て、素材を塑性流動させて厚肉部を形成させることを特
徴とする鍛造製品の製造方法であるので、パイピングの
発生を抑えて外観の良好な型鍛造品を安定的に製造する
ことができる。さらに、型内面からメタルの離脱が抑制
され、亀裂、窪みなどの欠陥の無い型鍛造品が得られ
る。特に内燃機関用ピストンを製造する方法おいては、
ヘッド形状およびピンボス部、スカート部を一体成形し
た際に、バルブリセスのパイピングの発生を抑えて、外
観表面の品質が良好なものを容易に安定して製造するこ
とができる。
【図１】本発明の一実施形態である鍛造成形する際の鍛
造素材を金型内にセットする工程の説明図である。
造素材を金型内にセットする工程の説明図である。
【図２】厚肉部を有する鍛造製品の一例である内燃機関
ピストンの外観図である。
ピストンの外観図である。
【図３】パイピング発生の状況を説明する断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の作用の説明図である。
【図５】本発明の鍛造用素材の一例の外観図である。
【図６】本発明の鍛造装置の一例の概略構成図である。
【図７】本発明の金型の一例の断面図である。
【図８】本発明の鍛造方法に用いる潤滑剤塗布装置の構
成概略図である。
成概略図である。
【図９】本発明の塗布装置の一実施形態である巻き上が
り防止傘を設けた場合の概略図である。
り防止傘を設けた場合の概略図である。
【図１０】本発明の素材投入装置の一例の概略構成図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の鍛造用素材への潤滑剤の塗布方法の
一例を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。
一例を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
である。
【図１２】本発明の一実施形態である鍛造成形する工程
の説明図である。
の説明図である。
【図１３】本発明に用いるノズルの一例の図である。
（ａ）は吐出口の配置図で（ｂ）吐出口の断面図であ
る。
（ａ）は吐出口の配置図で（ｂ）吐出口の断面図であ
る。
【図１４】従来の方法の、上型と下型と厚肉部の空間と
の関係、上金型と下金型との移動方向と鍛造用素材の塑
性流動方向の関係を説明する図である。
の関係、上金型と下金型との移動方向と鍛造用素材の塑
性流動方向の関係を説明する図である。
１１：上型、１２：下型、１３：鍛造用素材、１４：潤
滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下とした面、
１５：潤滑剤の塗布量を０．０３ｍｇ/ｍｍ2以上とした
面 ２１：バルブリセス、２２：ヘッド面、２３：ピンボス
部、２４：スカート部、３１：パイピング、３２：素材
の塑性流動方向、４１：凹部を含む面となる面、６１：
プレス装置、６２：上受圧板、６３：潤滑剤塗布用ノズ
ル、６４：下受圧板、６５：シャフト、６６：ノズル回
転装置、６７：ノズル移動装置、６８：巻き上がり防止
傘、７１：ノックアウトピン、７２：バルブリセス成形
部、７３：スカート形成部８４：潤滑剤貯留タンク、８
５：圧縮気体供給装置、８６：流路開閉器、８７：流路
開閉器の制御装置、８８：プロペラシャフト、８９：圧
縮気体配管、８１０：潤滑剤用配管、８１１：シリンダ
ー駆動用圧縮空気配管、８１２：噴霧用圧縮空気配管、
８１３：圧力調整器、１０１：素材ストッカー、１０
２：素材搬送装置、１０３：画像解析装置、１０４：反
転装置、１０５：制御信号、１０６：加熱炉、１０７：
コンベア、１３１：噴霧用圧縮空気供給路、１３２：潤
滑剤Ａ供給路、１３３：潤滑剤Ｂ供給路、１３４、１３
５：ニードル弁、１３６、１３７：シリンダー駆動用圧
縮空気供給路、１３８、１３９：ばね、１３１１：噴霧
用圧縮空気吐出口、１３１２：潤滑剤Ａ用吐出口、１３
１３：潤滑剤Ｂ用吐出口、
滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下とした面、
１５：潤滑剤の塗布量を０．０３ｍｇ/ｍｍ2以上とした
面 ２１：バルブリセス、２２：ヘッド面、２３：ピンボス
部、２４：スカート部、３１：パイピング、３２：素材
の塑性流動方向、４１：凹部を含む面となる面、６１：
プレス装置、６２：上受圧板、６３：潤滑剤塗布用ノズ
ル、６４：下受圧板、６５：シャフト、６６：ノズル回
転装置、６７：ノズル移動装置、６８：巻き上がり防止
傘、７１：ノックアウトピン、７２：バルブリセス成形
部、７３：スカート形成部８４：潤滑剤貯留タンク、８
５：圧縮気体供給装置、８６：流路開閉器、８７：流路
開閉器の制御装置、８８：プロペラシャフト、８９：圧
縮気体配管、８１０：潤滑剤用配管、８１１：シリンダ
ー駆動用圧縮空気配管、８１２：噴霧用圧縮空気配管、
８１３：圧力調整器、１０１：素材ストッカー、１０
２：素材搬送装置、１０３：画像解析装置、１０４：反
転装置、１０５：制御信号、１０６：加熱炉、１０７：
コンベア、１３１：噴霧用圧縮空気供給路、１３２：潤
滑剤Ａ供給路、１３３：潤滑剤Ｂ供給路、１３４、１３
５：ニードル弁、１３６、１３７：シリンダー駆動用圧
縮空気供給路、１３８、１３９：ばね、１３１１：噴霧
用圧縮空気吐出口、１３１２：潤滑剤Ａ用吐出口、１３
１３：潤滑剤Ｂ用吐出口、
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｇ
3/28 3/28 Ｂ
// Ｃ２２Ｆ 1/00 ６５１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６５１Ｂ
６８２ ６８２
６８３ ６８３
６９１ ６９１Ｂ
Ｆターム(参考） 4E087 AA03 AA09 BA04 CA11 CB01
CB08 CB10 DB04 DB11 DB22
EC01 HA62 HB05
Claims (17)
- 【請求項１】凹部を含む面とその反対側の面に厚肉部を
有するアルミニウム合金鍛造製品を製造する方法におい
て、厚肉部の外郭を成形する金型と凹部を含む面を成形
する金型とを組み合わせた金型を用いて、凹部を含む面
となる面の潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以
下である鍛造用素材を塑性流動させて厚肉部を形成させ
ることを特徴とするアルミニウム合金鍛造製品の製造方
法。 - 【請求項２】潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2
以下である面の表面粗さＲｍａｘを２〜１００μｍとす
ることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金
鍛造製品の製造方法。 - 【請求項３】凹部を含む面となる面と反対側の面をマス
キングして鍛造用素材全体に潤滑剤を塗布した後、マス
キング材を除去することにより凹部を含む面となる面の
潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下とするこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム
合金鍛造製品の製造方法。 - 【請求項４】鍛造用素材全体に潤滑剤を塗布した後に、
切削加工にて潤滑剤を除去することにより凹部を含む面
となる面の潤滑剤の塗布量を０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以
下とすることを特徴とする請求項１または２に記載のア
ルミニウム合金鍛造製品の製造方法。 - 【請求項５】潤滑剤を塗布する方法が噴霧装置を用いる
方法であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法。 - 【請求項６】潤滑剤を塗布する方法が潤滑剤液への浸漬
による方法であることを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれか１項に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方
法。 - 【請求項７】潤滑剤が、潤滑剤溶媒と潤滑素材とを含む
ものであり、潤滑素材が黒鉛であってその濃度が１〜１
０質量％であるものを用いることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金鍛造製
品の製造方法。 - 【請求項８】鍛造用素材を１００℃から３００℃に加熱
した後に、潤滑剤を塗布することを特徴とする請求項１
乃至７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金鍛造製
品の製造方法。 - 【請求項９】潤滑剤が、潤滑剤溶媒と潤滑素材とを含む
ものであり、潤滑剤溶媒が常温において速乾性を有した
溶媒であり、鍛造用素材を常温状態で潤滑剤皮膜を形成
することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に
記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法。 - 【請求項１０】凹部を含む面となる面以外の面の潤滑剤
の塗布量が０．０３ｍｇ／ｍｍ2以上である鍛造用素材
を用いることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１
項に記載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法。 - 【請求項１１】アルミニウム合金鍛造製品が、凹部を含
む面がバルブリセスを有するヘッド面であり厚肉部がス
カート部、ピンボス部である内燃機関用ピストンである
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記
載のアルミニウム合金鍛造製品の製造方法。 - 【請求項１２】プレス機と、凹部を含む面を成形する金
型と厚肉部の外郭を成形する金型と、潤滑剤塗布装置
と、鍛造用素材投入装置とを含むアルミニウム合金鍛造
装置であって、潤滑剤塗布装置が主に厚肉部の外郭を成
形する金型への潤滑剤塗布のみを行なう装置であり、素
材投入装置が鍛造用素材の潤滑剤の塗布量が０．０２７
ｍｇ／ｍｍ2以下である面を凹部を含む面を成形する金
型側にして投入する装置であることを特徴とする凹部を
含む面とその反対側の面に厚肉部を有するアルミニウム
合金鍛造品鍛造装置。 - 【請求項１３】凹部を含む面を成形する金型が内燃機関
用ピストンのバルブリセスを有するヘッド面を成形する
金型であり、厚肉部の外郭を成形する金型がスカート部
およびピンボス部を成形する金型であることを特徴とす
る請求項１２に記載のアルミニウム合金鍛造品鍛造装
置。 - 【請求項１４】鍛造用素材投入装置が、鍛造用素材の潤
滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を
ヘッド面を成形する金型側になるように予め揃えて整列
させた素材ストッカーにセットしてから金型に鍛造用素
材を投入する手段を有することを特徴とする請求項１２
または１３に記載のアルミニウム合金鍛造品鍛造装置。 - 【請求項１５】鍛造用素材投入装置が、潤滑剤塗布判別
装置と素材面反転装置とを含んでいて、鍛造用素材の潤
滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以下である面を
揃えて整列させる手段を有することを特徴とする請求項
１２乃至１４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金
鍛造品鍛造装置。 - 【請求項１６】ヘッド面を成形する金型を上型とし、潤
滑剤塗布装置が、上型への潤滑剤の巻き上がり防止傘を
有していることを特徴とする請求項１２乃至１５のいず
れか１項に記載のアルミニウム合金鍛造品鍛造装置。 - 【請求項１７】請求項１２乃至１６のいずれか１項に記
載の鍛造装置に用いる鍛造用素材であって、凹部を含む
面を成形する金型に接する面の表面粗さＲｍａｘが２〜
５０μｍ、潤滑剤の塗布量が０．０２７ｍｇ／ｍｍ2以
下であって、厚肉部の外郭を成形する金型に接する面の
潤滑剤量が０．０３ｍｇ／ｍｍ2以上であることを特徴
とする鍛造用素材。
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