JP2004034040A

JP2004034040A - 鍛造用金型

Info

Publication number: JP2004034040A
Application number: JP2002190494A
Authority: JP
Inventors: Yasuzumi Matsui; 松井　康純; Katsumi Kaneda; 金田　克己
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】鍛造ダレの発生を抑制し、長期に渡って高い精度を維持可能な鍛造用金型を提供する。
【解決手段】１．進退可能の一対の静金型３１及び動金型２１を備え、静金型３１及び動金型２１により画成されるキャビティ内で塑性加工を施し、所定の成形品Ｗ１を成形する鍛造用金型において、静金型及び動金型は、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用される。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、塑性加工により所定形状の部品を温間又は熱間鍛造で成形する鍛造用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動力伝達接続部に使用されるかさ歯車は、図１に示す如き工程により加工されていた。つまり、円柱状の素材Ｗ０（図１の（ア））を軸方向に押圧して円盤状の予備成形品Ｗ１（図１の（イ））を形成し、続いて、予備成形品Ｗ１に閉塞鍛造成形を施して、外周に予備歯型８を有する中間成形品Ｗ２（図１の（ウ））を形成する。次に、中間成形品Ｗ２に打ち抜き加工を施して、中心軸に沿って貫通孔９が形成されたピアス成形品Ｗ３（図１の（エ））を形成し、最後にピアス成形品Ｗ３にサイジング成形を施して、歯形１０を所定形状に仕上げたかさ歯車Ｗ４（図１の（オ））を形成していた。
【０００３】
上記かさ歯車Ｗ４の製造工程において、予備成形品Ｗ１から中間成形品Ｗ２を形成する鍛造用金型１２１，１３１を備えた熱間鍛造装置１１１を図２に基づいて説明する。
【０００４】
熱間鍛造装置１１１は、中間成形品Ｗ２の軸方向一端端面を成形する第二成形空間１４１ｂを画成する静ダイス１３２、ノックアウトリング１３４及び静マンドレル１３６とからなる静金型１３１と、中間成形品Ｗ２の軸方向他端端面を成形する第一成形空間１４１ａを画成する動ダイス１２２、動マンドレル１２６とからなる動金型１２１とを備え、この動金型１２１は静金型１３１に対して軸方向に進退可能である。ここで、鍛造用金型である静金型１３１及び動金型１２１の材質は、一般的な熱間鍛造金型用の工具鋼鋼材であるＪＩＳ　ＳＫＤ６１などが使用されている。
【０００５】
そしてこの熱間鍛造装置１１１で中間成形品Ｗ２を形成する場合、静金型１３１の第二成形空間１４１ｂに加熱した予備成形品Ｗ１を投入し、その後、動金型１２１を下降させて、静金型１３１及び動金型１２１間で予備成形品Ｗ１を閉塞し、第二成形空間１４１ｂ及び第一成形空間１４１ａからなるキャビティ１４１を形成する。この状態から図３に示す如く、静マンドレル１３６及び動マンドレル１２６をキャビティ１４１側に前進させ、所定形状の中間成形品Ｗ２を形成していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き熱間鍛造装置１１１は、高温で繰り返し鍛造成形を行うため、静金型１３１及び動金型１２１に熱間鍛造金型用の工具鋼鋼材を使用しても、高温状態で、長期に渡って成形することにより鍛造用金型に鍛造ダレが発生し、その結果、鍛造成形した中間成形品Ｗ２の寸法精度が低下するということがある。
【０００７】
そこで、金型の鍛造ダレを抑制するため、熱に強い耐熱鋼を使用することが考えられる。ここで一般的に耐熱鋼としてインコネル材が知られているが、インコネル材は硬度が低い（インコネルＮｏ．７１８：ＨＲＣ４５程度）ため、高い成形荷重のかかる鍛造用金型には一般的に使用できないということがある。
【０００８】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、鍛造ダレの発生を抑制し、長期に渡って高い精度を維持可能な鍛造用金型を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】
本発明の鍛造用金型は以下のとおりである。
【００１０】
１　進退可能の一対の静金型及び動金型を備え、静金型及び動金型により画成されるキャビティ内で塑性加工を施し、所定の成形品を成形する鍛造用金型において、静金型及び動金型は、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用される。
【００１１】
２　請求項１記載の鍛造用金型において、静金型及び動金型は、圧縮加工と同時に所定の金型形状に成形される。
【００１２】
３　請求項１記載の鍛造用金型において、静金型及び動金型は、圧縮加工後に切削加工により所定の金型形状に成形される。
【００１３】
４　請求項１記載の鍛造用金型において、静金型及び動金型は、圧縮加工後に放電加工により所定の金型形状に成形される。
【００１４】
５　進退可能の一対の静金型及び動金型を備え、静金型及び動金型により画成されるキャビティ内で塑性加工を施し、所定の成形品を成形する鍛造用金型において、静金型及び動金型は、キャビティに対向する成形部のみに、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用される。
【００１５】
６　請求項１乃至５記載の鍛造用金型において、静金型及び動金型は、圧縮加工後にショットピーニングが施される。
【００１６】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は鍛造成形品の一例として、動力伝達接続部に使用されるかさ歯車Ｗ４を鍛造成形する工程を表す。まず、円柱状の素材Ｗ０（図１の（ア））を軸方向に押圧して円盤状の予備成形品Ｗ１（図１の（イ））を形成し、続いて、予備成形品Ｗ１に閉塞鍛造成形を施して、外周に荒歯形８が形成され、軸方向両端面に凹溝５，６が成形された中間成形品Ｗ２（図１の（ウ））を形成する。次に、中間成形品Ｗ２の凹溝５，６間に形成される隔壁部７を打ち抜いて、中心軸に沿って貫通孔９が形成されたピアス成形品Ｗ３（図１の（エ））を形成し、最後にピアス成形品Ｗ３にサイジング成形を施して、歯形１０を所定形状に仕上げたかさ歯車Ｗ４（図１の（オ））を形成する。
【００１８】
上記かさ歯車Ｗ４の製造工程において、予備成形品Ｗ１から中間成形品Ｗ２を形成する鍛造用金型２１，３１を備えた熱間鍛造装置１１を図２に基づいて説明する。
【００１９】
熱間鍛造装置１１は、中間成形品Ｗ２の軸方向一端端面を成形する第二成形空間４１ｂを画成する静ダイス３２、ノックアウトリング３４及び静マンドレル３６とからなる静金型３１と、中間成形品Ｗ２の軸方向他端端面を成形する第一成形空間４１ａを画成する動ダイス２２、動マンドレル２６とからなる動金型２１とを備え、この静金型３１及び動金型２１が鍛造用金型を構成する。静金型３１は、静ダイス３２に対して静マンドレル３６及びノックアウトリング３４が軸方向に移動可能であり、動金型２１は、動ダイス２２に対して、動マンドレル２６が軸方向に移動可能である。動金型２１の内周には、中間成形品Ｗ２の荒歯形８を成形する予備歯型２３が形成されている。また、動金型２１は静金型３１に対して軸方向に進退可能である。
【００２０】
ここで上記熱間鍛造装置１１の静金型３１及び動金型２１、つまり静ダイス３２、ノックアウトリング３４、静マンドレル３６、動ダイス２２及び動マンドレル２６は、予め圧縮加工が施されたインコネルＮｏ．７１８が使用される。このインコネルＮｏ．７１８は、図５に示す如く、圧縮加工前の円柱素材９８（全長Ｌ０）の硬度ＨＲＣ４５が、圧縮加工後の押圧品９９（全長Ｌ１）では硬度ＨＲＣ４９となる。この圧縮による変位を表す対数歪み＝ｌｎ｛１＋（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０｝と硬度との関係を図６に基づいて確認すると、対数歪み＝０．３まで圧縮することにより硬度ＨＲＣ４９を得ることができる。つまり、上記鍛造用金型２１，３１の中で図４に示す動ダイス２２を基に説明すると、一般的なインコネルＮｏ．７１８の円柱素材２２Ａ（図４の（ア））を対数歪み＝０．３まで圧縮加工し、押圧品２２Ｂ（図４の（イ））を形成後、その押圧品２２Ｂにマシニングセンタなどの切削加工により第一成形空間４１ａ及び動マンドレル２６が挿嵌される貫通孔２４を成形し、動ダイス２２（図４の（ウ））を形成する。また、他の鍛造用金型も同様に、圧縮加工が施されたインコネル材に切削加工を施し、硬度ＨＲＣ４９程度の鍛造用金型を形成する。
【００２１】
そしてこの熱間鍛造装置１１で中間成形品Ｗ２を形成する場合、静金型３１の第二成形空間４１ｂに加熱した予備成形品Ｗ１を投入し、その後、動金型２１を下降させて、静金型３１及び動金型２１間で予備成形品Ｗ１を閉塞し、第二成形空間４１ｂ及び第一成形空間４１ａからなるキャビティ４１を形成する。この状態から図３に示す如く、静マンドレル３６及び動マンドレル２６をキャビティ４１側に前進させ、所定形状の中間成形品Ｗ２を形成する。
【００２２】
よって上記鍛造用金型では、圧縮加工により一般的なインコネル材より高い硬度となる。
【００２３】
尚、上記実施例では、インコネル材の円柱素材２２Ａを押圧後、切削加工にて鍛造用金型を形成したが、図８に示す如く、金型押圧装置５１の動金型６１に第一成形空間４１ａを成形する成形型６２を設け、図９に示す如く、インコネル材の円柱素材２２ａ（図７の（ア））に圧縮加工を施すと同時に第一成形空間４１ａを成形し、押圧品２２ｂ（図７の（イ））を形成後、貫通孔２４を穿設して動金型２２を形成しても良い。
【００２４】
また、インコネル材の円柱素材に圧縮加工を施した後、放電加工により第一成形空間４１を成形しても良い。
【００２５】
更に、鍛造用金型は、図１０及び図１１に示す如く、キャビティ４１に対向する成形部のみに、予め圧縮加工が施されたインコネル材を使用し、それ以外の部分に一般的な工具鋼鋼材ＪＩＳ　ＳＫＤ６１などを使用しても良い。ここで、図１０は動ダイス２２の成形部に圧縮されたインコネル材が使用され、また図１１は両マンドレル２６，３６の成形部に圧縮されたインコネル材が使用され、各々順次製作する工程を示す。これによりインコネル材の使用量を抑制できる。
【００２６】
更にまた、鍛造用金型に圧縮加工後、ショットピーニングを施し、表面硬化させても良い。
【００２７】
上記実施例では鍛造成形品としてかさ歯車Ｗ４を例にとり、その鍛造用金型について説明したが、鍛造用金型はかさ歯車Ｗ４成形用に限定されるものではなく、様々な塑性加工に使用できることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、進退可能の一対の静金型及び動金型を備え、静金型及び動金型により画成されるキャビティ内で塑性加工を施し、所定の成形品を成形する鍛造用金型において、静金型及び動金型は、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用されているため、一般的なインコネル材より高い硬度となるので、鍛造ダレを抑制し、長期に渡って高い精度を維持できる。
【００２９】
また、静金型及び動金型は、圧縮加工と同時に所定の金型形状に成形される、圧縮加工後に切削加工により金型形状に成形される、及び圧縮加工後に放電加工により金型形状に成形されるなど、一般的な加工方法と組み合わせることにより鍛造用金型を容易に得ることができる。
【００３０】
更に、進退可能の一対の静金型及び動金型を備え、静金型及び動金型により画成されるキャビティ内で塑性加工を施し、所定の成形品を成形する鍛造用金型において、静金型及び動金型は、キャビティに対抗する成形部のみに、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用されているため、高価なインコネル材の使用量を抑制でき、鍛造用金型にかかる費用を削減できる。
【００３１】
また更に鍛造用金型は、圧縮加工後にショットピーニングが施されるため、表面硬化により更に硬度を高めることができ、長期に渡って高い精度を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】かさ歯車を鍛造成形する工程を表す断面平面図である。
【図２】かさ歯車を鍛造成形する前の状態を表す部分断面平面図である。
【図３】かさ歯車を鍛造成形した後の状態を表す部分断面平面図である。
【図４】本発明の鍛造用金型である動金型を成形する工程を表す断面平面図である。
【図５】インコネル材を表し、（ア）は圧縮前、（イ）は本発明の鍛造用金型に使用される圧縮後のインコネル材を表す断面図である。
【図６】インコネル材の対数歪み−硬度を表すグラフである。
【図７】本発明の他の工程で成形される動金型を表す断面平面図である。
【図８】本発明の他の工程で成形される動金型の成形前の状態を表す部分断面平面図である。
【図９】本発明の他の工程で成形される動金型の成形途中の状態を表す部分断面平面図である。
【図１０】本発明の更に他の工程で成形される動金型を表す断面平面図である。
【図１１】本発明の更に他の工程で成形されるマンドレルを表す断面平面図である。
【符号の説明】
２１　動金型
３１　静金型
４１　キャビティ
Ｗ１　（中間）成形品

Claims

進退可能の一対の静金型（３１）及び動金型（２１）を備え、静金型（３１）及び動金型（２１）により画成されるキャビティ（４１）内で塑性加工を施し、所定の成形品（Ｗ１）を成形する鍛造用金型において、前記静金型（３１）及び動金型（２１）は、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用されていることを特徴とする鍛造用金型。
前記静金型（３１）及び動金型（２１）は、圧縮加工と同時に所定の金型形状に成形されることを特徴とする請求項１記載の鍛造用金型。
静金型（３１）及び動金型（２１）は、圧縮加工後に切削加工により所定の金型形状に成形されることを特徴とする請求項１記載の鍛造用金型。
静金型（３１）及び動金型（２１）は、圧縮加工後に放電加工により所定の金型形状に成形されることを特徴とする請求項１記載の鍛造用金型。
進退可能の一対の静金型（３１）及び動金型（２１）を備え、静金型（３１）及び動金型（２１）により画成されるキャビティ（４１）内で塑性加工を施し、所定の成形品（Ｗ１）を成形する鍛造用金型において、前記静金型（３１）及び動金型（２１）は、キャビティ（４１）に対向する成形部のみに、予め圧縮加工が施されたインコネル材が使用されていることを特徴とする鍛造用金型。
前記静金型（３１）及び動金型（２１）は、圧縮加工後にショットピーニングが施されることを特徴とする請求項１乃至５記載の鍛造用金型。