JP2007136502A - 据え込み加工方法及び据え込み加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形圧力を低減できる据え込み加工方法を提供すること。
【解決手段】丸棒状の素材１を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔22を有するガイド20と、受け部12を有する受けダイ11と、を準備する。素材１をガイド20の挿通孔22内に配置するとともに、ガイド20の先端面21の素材出口部22aから突出する素材の突出部1aを受けダイ11の受け部12で受ける。次いで、素材１を加圧手段30により軸方向に加圧しながら、ガイド20を素材１の加圧方向とは反対方向に移動させる。これにより、ガイド20の先端面21と受けダイ11の受け部12との間に露出する素材の露出部２を、ガイド20の先端面21と受けダイ11の受け部12との間の拡径空間Ｓにおいて拡径する。この据え込み加工方法において、素材として圧延材からなる素材１を用いて、据え込み加工を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、ピストン、コンロッド、鍛造用素材などの様々な製品を製作する際に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に関する。

一般に据え込み加工では、加工時に丸棒状の素材が座屈すると、その据え込み加工品は形状不良となり、製品としての価値が損なわれる。そこで、座屈を防止するため、従来、次のような据え込み加工方法が提案されている。

すなわち、素材をガイドに貫通状に設けられた挿通孔内に軸方向にスライド移動可能に挿通配置して、該素材を座屈阻止状態に保持する。また、ガイドの先端面の素材出口部から突出する素材の突出部を受けダイの受け部で受ける。次いで、素材を加圧手段のパンチにより軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の露出部を、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間の拡径空間において拡径する方法である（例えば、特許文献１−５参照）。

この据え込み加工方法は、素材の座屈を防止できるという利点がある。また、素材としては、主に押出材からなるものが使用されている。
特開昭４８−６２６４６号公報 特開平９−２５３７８２号公報 特表平７−５０６７６８号公報 特開２００５−５９０９７号公報 特開２００５−１４４５５４号公報

而して、上記従来の据え込み加工方法は、次のような難点があった。

すなわち、上記据え込み加工では、加工時に素材がガイドの挿通孔内をスライド移動する際に、素材と挿通孔の周面との間に摩擦抵抗が生じる。この摩擦抵抗は、挿通孔内に挿通される素材の長さが長くなるほど増加する。この摩擦抵抗に打ち勝つために、上記の据え込み加工では、摩擦抵抗力よりも大きな成形圧力でパンチにより素材を加圧する必要がある。しかしながら、そのような大きな成形圧力で加圧すると、素材がパンチからの加圧力によってガイドの挿通孔内で径方向外側へ膨出し、成形圧力が益々増加する。そのため、加圧手段の駆動源として、極めて大きな成形圧力を発生可能なものを必要とする。その結果、駆動源が大型化されて据え込み加工装置の設置スペースが増大するし、更には、据え込み加工装置の購入コストが高く付くという難点があった。

本発明は、上述した難点を解消するためになされたもので、その目的は、成形圧力を低減できる据え込み加工方法、該加工方法により得られた据え込み加工品、及び前記加工方法に用いられる据え込み加工装置を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 丸棒状の素材を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、受け部を有する受けダイと、を用い、
素材をガイドの挿通孔内に配置するとともに、ガイドの先端面の素材出口部から突出する素材の突出部を受けダイの受け部で受け、
次いで、素材を加圧手段により軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の露出部を、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間の拡径空間において拡径する据え込み加工方法において、
素材として圧延材からなる素材を用いて、据え込み加工を行うことを特徴とする据え込み加工方法。

［２］ ガイドの挿通孔の周面又は／及び素材の表面に潤滑剤を付着させた状態で、据え込み加工を行う前項１記載の据え込み加工方法。

［３］ 素材は、鋳造圧延材からなる前項１又は２記載の据え込み加工方法。

［４］ 素材は、連続鋳造圧延材からなる前項１又は２記載の据え込み加工方法。

［５］ 拡径空間は自由拡径空間である前項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［６］ キャビティを有する成形部が受けダイの受け部から延設されており、
拡径空間は、受けダイの成形部のキャビティである前項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［７］ 前項１〜６のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。

［８］ 丸棒状の素材を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
ガイドの先端面の素材出口部から突出する素材の突出部を受ける受け部を有する受けダイと、
ガイドの挿通孔内に配置された素材を軸方向に加圧する加圧手段と、
ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
を備え、
ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の露出部を、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間の拡径空間において拡径するように構成された据え込み加工装置において、
更に、ガイドの挿通孔の周面又は／及び素材の表面に潤滑剤を付着させる潤滑剤付着手段を備えており、
素材として圧延材からなる素材を据え込み加工するためのものであることを特徴とする据え込み加工装置。

［９］ 素材は、鋳造圧延材からなる前項８記載の据え込み加工装置。

［１０］ 素材は、連続鋳造圧延材からなる前項８記載の据え込み加工装置。

［１１］ 拡径空間は自由拡径空間である前項８〜１０のいずれか１項記載の据え込み加工装置。

［１２］ キャビティを有する成形部が受けダイの受け部から延設されており、
拡径空間は、受けダイの成形部のキャビティである前項８〜１０のいずれか１項記載の据え込み加工装置。

本発明は以下の効果を奏する。

［１］の発明では、素材として圧延材からなる素材を用いて、据え込み加工を行うことから次の利点がある。すなわち、圧延材からなる丸棒状の素材は安価に入手できるので、この素材を用いて据え込み加工を行うことにより、加工コストを引き下げることができる。

さらに、この素材は、一般に、押出材からなる素材に比べて真円度が低い。そのため、この素材をガイドの挿通孔内に配置すると、素材と挿通孔の周面との間に隙間が必然的に生じる。そのため、両者間の接触面積は小さく、したがって素材が挿通孔内を軸方向にスライド移動する際の摩擦抵抗力が小さいので、成形圧力を低減できる。その結果、加圧手段として小型のものを使用でき、もって据え込み加工装置の設置スペースについて省スペース化を図ることができる。

［２］の発明では、次の利点がある。すなわち、上述したように、圧延材からなる素材をガイドの挿通孔内に配置すると、素材と挿通孔の周面との間に隙間が必然的に生じることから、ガイドの挿通孔の周面又は／及び素材の表面に潤滑剤を付着させると、この隙間内に潤滑剤が浸入して一時的に溜められる。これにより、潤滑剤の、挿通孔の周面及び素材の表面への散布が促される。すなわち、加工時に素材が挿通孔内を軸方向にスライド移動するのに伴い、隙間内の潤滑剤が挿通孔の周面及び素材の表面に散布されるようになる。これにより、成形圧力を確実に低減できる。

［３］の発明では、鋳造圧延材からなる素材は、更に安価に入手できるので、この素材を据え込み加工用素材として用いることにより、加工コストを更に引き下げることができる。

［４］の発明では、連続鋳造圧延材からなる素材は、更に一層安価に入手できるので、この素材を据え込み加工用素材として用いることにより、加工コストを更に一層引き下げることができる。

［５］の発明では、拡径空間が自由拡径空間であるから、成形圧力を更に引き下げることができる。

［６］の発明では、素材を設計形状に拡径することができる。

［７］の発明では、安価な据え込み加工品を提供できる。

［８］〜［１２］の発明では、上記［１］〜［６］のいずれかの発明に係る据え込み加工方法に好適に用いられる据え込み加工装置を提供できる。

次に、本発明の幾つかの好ましい実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜図５は、本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置（10A）及び据え込み加工方法を説明する図である。図１において、（１）は丸棒状の素材である。

図５において、（5A）は、本第１実施形態の据え込み加工装置（10A）を用いて据え込み加工方法により得られた据え込み加工品である。この据え込み加工品（5A）の拡径部（６）は、横断面円形状のもので、扁平な球状に形成されており、また周方向において均一に肉厚が増加するように形成されている。なお本発明では、拡径部（６）の形状はこの形状であることに限定されるものではない。

この据え込み加工品（5A）は、例えば、所定製品を製作するためのプリフォームとして用いられる。したがって、この場合には、据え込み加工装置（10A）はプリフォームの製造装置としても捉えることができるし、また据え込み加工方法はプリフォームの製造方法としても捉えることができる。あるいは、この据え込み加工品（5A）は、例えば鍛造用素材として用いられる。したがって、この場合には、据え込み加工装置（10A）は鍛造用素材の製造装置としても捉えることができるし、また据え込み加工方法は鍛造用素材の製造方法としても捉えることができる。

素材（１）は、図１に示すように丸棒状のものであり、詳述すると中実の丸棒状のものである。素材（１）の長さは所定長さに設定されている。素材（１）は金属材からなり、詳述すると、アルミニウム又はアルミニウム合金材からなる。

なお本発明では、素材（１）の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、例えば、真鍮、銅（その合金を含む。）、鋼等であっても良い。

この素材（１）は、圧延材からなるものであり、例えば、圧延ロールで丸棒状に圧延成形されたもの、即ちロール圧延成形により得られたものである。さらに、この素材（１）は、詳述すると、鋳造圧延材からなるものであり、更に詳述するとプロペルチ法で製作された連続鋳造圧延材からなるものである。だたし本発明では、圧延材はプロペルチ法で製作された連続鋳造圧延材であることに限定されるものではなく、例えば、プロペルチ法以外の方法で製作された連続鋳造圧延材であっても良いし、その他の方法で製作された圧延材であっても良い。

なお、鋳造圧延材とは、鋳造物を圧延して製作されたものをいう。この場合、鋳造物としては、例えば、一方向凝固鋳造法等の公知の鋳造方法により製作された鋳造物が挙げられる。

この素材（１）は上述したように丸棒状であり、すなわち素材（１）の断面形状は円形状（略円形状）であるが、図２に示すように素材（１）の断面を拡大してみた場合、素材（１）の断面形状は６角形以上の多角形状（本実施形態では９角形状）になっている。そのため、この素材（１）の真円度は、丸棒状の押出材に比べて低くなっている。

なお、図１において、Ｌは素材（１）の据え込み長さである。

素材（１）の長さは例えば１００〜１０００ｍｍであり、素材（１）の直径は例えば１０〜３０ｍｍ（詳述すると１６ｍｍ等）である。また、据え込み加工品（5A）において、例えば、拡径部（６）の最大直径は３０〜８０ｍｍ（詳述すると５０ｍｍ等）、拡径部（６）の長さは２０〜１００ｍｍ（詳述すると５５ｍｍ等）である。ただし本発明では、素材（１）の寸法及び据え込み加工品（5A）の各部位の寸法は、上記の寸法であることに限定されるものではない。例えば、所望する製品の製作に合わせて本発明の目的が達せられるように素材（１）の寸法及び据え込み加工品（5A）の各部位の寸法は設定することができる。

据え込み加工装置（10A）は、図１に示すように、ガイド（20）と、受けダイ（11）と、加圧手段（30）と、ガイド駆動手段（25）と、潤滑剤付着手段（40）とを備える。

ガイド（20）は、素材（１）を座屈阻止状態に且つ軸方向に挿通保持する挿通孔（22）を有している。この挿通孔（22）は、ガイド（20）の基端から先端に貫通して設けられている。これにより、ガイド（20）の先端面（21）には、挿通孔（22）の一端開口部からなる素材出口部（22a）が設けられている。

この挿通孔（22）は、該挿通孔（22）内に挿通配置された素材（１）を、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間の拡径空間（Ｓ）へ案内するためのものである。本第１実施形態では、この拡径空間（Ｓ）は、素材（１）が自由に拡径可能な空間、即ち自由拡径空間（S1）である。

この挿通孔（22）の断面形状は、図２に示すように円形状であり、その真円度は素材（１）の真円度よりも高く設定されている。また、挿通孔（22）の直径は素材（１）の最大直径と同寸乃至は若干大寸に設定されており、これにより、挿通孔（22）内に素材（１）が座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通配置されるように構成されている。

受けダイ（11）は、図１に示すように受け部（12）を有している。受け部（12）は、ガイド（20）の先端面（21）の素材出口部（22a）から突出する素材（１）の突出部（1a）を受けるものである。さらに、この受け部（12）には、素材（１）を軸方向移動阻止状態に保持する保持孔（13）が、該受け部（12）に対して深さ方向に窪んだ状態に設けられている。この保持孔（13）内にはガイド（20）の先端面（21）の素材出口部（22a）から突出する素材（１）の突出部（1a）の一端部が挿入され、これにより、素材（１）が軸方向移動阻止状態に保持孔（13）に保持されるとともに、素材（１）の突出部（1a）が受け部（12）で受けられる。なお、この保持孔（13）は、素材（１）を受け部（12）に取り付けるための素材取付け孔としても捉えることができるし、素材（１）を受け部（12）に固定するための素材固定孔としても捉えることができる。

加圧手段（30）は、ガイド（20）の挿通孔（22）内に挿通配置された素材（１）を軸方向に加圧するものである。この加圧手段（30）の加圧力により、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間に露出する素材（１）の露出部（２）が軸方向に圧縮される（図３参照）。

この加圧手段（30）は、パンチ（31）と、該パンチ（31）を駆動させるパンチ駆動部（32）とを有している。そして、パンチ（31）をパンチ駆動部（32）によって駆動させることにより、素材（１）をパンチ（31）で軸方向に加圧するように構成されている。パンチ駆動部（32）の駆動源として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられる。

ガイド駆動手段（25)は、ガイド（20）を加圧手段（30）による素材（１）の加圧方向とは反対方向に移動させるものである。このガイド駆動手段（25）の駆動源として、例えば流体圧シリンダ（油圧シリンダやガス圧シリンダ等）が用いられている。

潤滑剤付着手段（40）は、ガイド（20）の挿通孔（22）の周面又は／及び素材（１）の表面（即ち周面）に潤滑剤を付着させるものである。本実施形態では、潤滑剤付着手段（40）は、ガイド（20）の挿通孔（22）の周面に潤滑剤を付着させるものである。潤滑剤は、素材（１）の表面と挿通孔（22）の周面との間の摩擦抵抗を低減させるものである。この潤滑剤として、例えば、油性潤滑剤等の液体潤滑剤が用いられ、詳述すると潤滑剤として、日本アチソン株式会社製の「オイルダック」、出光興産株式会社製の「ダフニーダイナドロー」（いずれも商品名）などが用いられる。

本実施形態では、潤滑剤付着手段（40）は、潤滑剤を噴出するノズル（41）と、該ノズル（41）に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部（42）とを有している。そして、ノズル（41）から潤滑剤を噴出することにより、該潤滑剤をガイド（20）の挿通孔（22）の周面に吹き付けて付着させるように構成されている。

次に、本第１実施形態の据え込み加工装置（10A）を用いた据え込み加工方法を以下に説明する。

まず、ガイド（20）の挿通孔（22）の周面に向けて潤滑剤付着手段（40）のノズル（41）から潤滑剤を噴出し、該潤滑剤を挿通孔（22）の周面に略全体に亘って吹き付けて付着させる。

次いで、図１に示すように、素材（１）をガイド（20）の挿通孔（22）内に挿通配置する。これにより、素材（１）が挿通孔（22）内で座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に保持される。ここで、素材（１）の真円度が低いことから、図２に示すように、素材（１）が挿通孔（22）内に配置された状態では、素材（１）（詳述すると素材（１）の表面）と挿通孔（22）の周面との間に複数の隙間（Ｋ）が生じている。この隙間（Ｋ）内には潤滑剤（図示せず）が毛管現象等により浸入して該潤滑剤が一時的に隙間（Ｋ）内に溜められている。

さらに、ガイド（20）の先端面（21）の素材出口部（22a）から突出する素材（１）の突出部（1a）の一端部を、受けダイ（11）の受け部（12）の保持孔（13）内に挿入し、これにより、素材（１）の突出部（1a）を受けダイ（11）の受け部（12）で受ける。

また、必要に応じて素材（１）を加熱しておく。

次いで、このような状態を維持したままで、素材（１）を加圧手段（30）のパンチ（31）により軸方向に加圧しながら、ガイド（20）をガイド駆動手段（25）によって素材（１）の加圧方向とは反対方向に移動させる。これにより、図３に示すように、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間に露出する素材（１）の露出部（２）を、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間の拡径空間（Ｓ）において拡径する。なお本第１実施形態では、拡径空間（Ｓ）は上述したように自由拡径空間（S1）である。

なお、ガイド（20）の移動速度及びパンチ（31）による素材（１）の加圧速度は、素材（１）の拡径設計形状に応じて設定されるものである。また、これらの速度は、一定であっても良いし、変動するものであって良い。

そして、図４に示すように、素材（１）が設計形状に形成されたとき、ガイド（20）の移動及びパンチ（31）による加圧を停止する。

次いで、素材（１）を受けダイ（11）から取り出すことにより、図５に示した所望する据え込み加工品（5A）が得られる。

こうして得られた据え込み加工品（5A）をプリフォームや鍛造用素材などとし、必要に応じて、その据え込み加工品（5A）を後工程において加工する。

この据え込み加工方法では、パンチ（31）による素材（１）の加圧開始時、すなわち素材（１）の拡径開始時から拡径終了時までの間に亘って、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間に露出する素材（１）の露出部（２）の長さは、該露出部（２）の座屈限界長さ以下（好ましくは座屈限界長さ未満）に設定されている。

また、この据え込み加工方法では、パンチ（31）による素材（１）の加圧開始時からガイド（20）の移動開始時までの間に、タイムラグを設定しても良い。こうすることにより、拡径初期時に露出部（２）の断面積が増大するので、素材（１）の座屈を更に確実に防止できる。

而して、上記第１実施形態の据え込み加工方法は、次の効果を奏する。

すなわち、この据え込み加工方法は、素材（１）をガイド（20）の挿通孔（22）内に配置するとともに、ガイド（20）の先端面（21）の素材出口部（22a）から突出する素材（１）の突出部（1a）を受けダイ（11）の受け部（12）で受け、次いで、素材（１）を加圧手段（30）のパンチ（31）により軸方向に加圧しながら、ガイド（20）を素材（１）の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間に露出する素材（１）の露出部（２）を、拡径空間（Ｓ）において拡径するものなので、素材（１）の座屈を防止できる。

なお本第１実施形態では、拡径空間（Ｓ）は自由拡径空間（S1）であるから、本第１実施形態の据え込み加工方法及び据え込み加工装置（10A）は、詳述すると、それぞれ自由据え込み加工方法及び自由据え込み加工装置の範疇に入る。

さらに、素材（１）は圧延材からなるものなので、この据え込み加工方法には次の利点がある。すなわち、圧延材からなる丸棒状の素材（１）は安価に入手可能なので、この素材（１）を用いて据え込み加工を行うことにより、加工コストを引き下げることができる。さらに、この素材（１）は、一般に、押出材からなる素材に比べて真円度が低い。そのため、この素材（１）をガイド（20）の挿通孔（22）内に配置すると、図２に示すように、素材（１）と挿通孔（22）の周面との間に隙間（Ｋ）が必然的に生じる。そのため、両者間の接触面積は小さく、したがって素材（１）が挿通孔（22）内を軸方向にスライド移動する際の摩擦抵抗力が小さいので、成形圧力を低減できる。その結果、加圧手段（30）として小型のものを使用でき、もって据え込み加工装置（10A）の設置スペースについて省スペース化を図ることができる。

その上、ガイド（20）の挿通孔（22）の周面に潤滑剤を付着させているので、次の利点がある。すなわち、上述したように、素材（１）とガイド（20）の挿通孔（22）の周面との間に隙間（Ｋ）が生じていることから、挿通孔（22）の周面（又は素材（１）の表面）に付着した潤滑剤は、この隙間（Ｋ）内に浸入して一時的に溜められる。これにより、潤滑剤の、挿通孔（22）の周面及び素材（１）の表面への散布が促される。すなわち、加工時に素材（１）が挿通孔（22）内を軸方向にスライド移動するのに伴い、隙間（Ｋ）内の潤滑剤が挿通孔（22）の周面及び素材（１）の表面に散布されるものとなる。そのため、成形圧力を確実に低減できる。

さらに、素材（１）が自由拡径空間（S1）において拡径されるので、成形圧力を更に引き下げることができる。

さらに、素材（１）は、鋳造圧延材からなるので、更に安価に入手可能である。そのため、加工コストを更に引き下げることができる。しかも、素材（１）は、プロペルチ法で製作された連続鋳造圧延材からなるので、更に一層安価に入手可能である。そのため、加工コストを更に一層引き下げることができる。

よって、この据え込み加工方法によれば、安価な据え込み加工品（5A）を提供できる。

図６〜図９は、本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置及び据え込み加工方法を説明する図である。

図９において、（5B）は、本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）を用いて加工された据え込み加工品である。この据え込み加工品（5B）の拡径部（６）は、円柱状に形成されており、また周方向において均一に肉厚が増加するように形成されている。なお本発明では、拡径部（６）の形状は円柱状であることに限定されるものではない。

次に、本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）の構成について、上記第１実施形態の据え込み加工装置（10A）の構成とは相違する点を中心に以下に説明する。

本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）では、図６に示すように、素材（１）を設計形状に成形するキャビティ（S2）を有する成形部（14）が、受けダイ（11）の受け部（12）から延設されている。これにより、受け部（12）はキャビティ（S2）の成形面の一部をなしている。

さらに、この据え込み加工装置（10B）は、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間に露出する素材（１）の露出部（２）を、受けダイ（11）の成形部（14）のキャビティ（S2）内において拡径するように構成されている。したがって、本第２実施形態の据え込み加工方法及び据え込み加工装置（10B）は、詳述すると、それぞれ拘束据え込み加工方法及び拘束据え込み加工装置の範疇に入る。さらに、キャビティ（S2）は、素材（１）が拡径される拡径空間（Ｓ）に対応している。

また、受けダイ（11）の成形部（14）は、キャビティ（S2）を有する雌型部として機能し、一方、ガイド（20）の先端面（21）を含む先端部は、雌型部に対応する雄型部の押圧部として機能している。したがって、ガイド（20）の先端部はキャビティ（S2）内に適合状態に挿入嵌合されるとともに、この嵌合状態においてキャビティ（S2）の開口がガイド（20）の先端部で閉塞されている。

また、受けダイ（11）はキャビティ（S2）を縦断する分割面（図示せず）で複数個に分割されている。

本第２実施形態の据え込み加工装置（10B）の他の構成は、上記第１実施形態の据え込み加工装置（10A）と同じである。

次に、第２実施形態の据え込み加工装置（10B）を用いた据え込み加工方法について、上記第１実施形態の据え込み加工方法とは相違する点を中心に以下に説明する。

本第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ガイド（20）の挿通孔（22）の周面にノズル（41）から潤滑剤を吹き付けて付着させる。

次いで、図６に示すように、素材（１）をガイド（20）の挿通孔（22）内に挿通配置する。この状態において、素材（１）と挿通孔（22）の周面との間の隙間（Ｋ）内には、潤滑剤が一時的に溜められている（図２参照）。

さらに、ガイド（20）の先端部を受けダイ（11）の成形部（14）のキャビティ（S2）内に挿入して嵌合させるとともに、ガイド（20）の先端面（21）の素材出口部（22a）から突出する素材（１）の突出部（1a）の一端部を、受けダイ（11）の受け部（12）の保持孔（13）内に挿入し、これにより、素材（１）の突出部（1a）を受けダイ（11）の受け部（12）で受ける。

また、必要に応じて素材（１）を加熱しておく。

次いで、このような状態を維持したままで、素材（１）を加圧手段（30）のパンチ（31）により軸方向に加圧しながら、ガイド（20）をガイド駆動手段（25）によって素材（１）の加圧方向とは反対方向に移動させる。これにより、図７に示すように、ガイド（20）の先端面（21）と受けダイ（11）の受け部（12）との間に露出する素材（１）の露出部（２）を、拡径空間（Ｓ）としてのキャビティ（S2）内において拡径する。

この拡径工程では、素材（１）を軸方向に加圧しながらガイド（20）を素材（１）の加圧方向とは反対方向に移動させることに伴い、図７に示すように素材（１）の材料はキャビティ（S2）内に逐次充填されていく
そして、図８に示すように、素材（１）の材料がキャビティ（S2）内の全部に充填されることで、素材（１）が設計形状に成形されたとき、ガイド（20）の移動及びパンチ（31）による加圧を停止する。

次いで、素材（１）をキャビティ（S2）から取り出すことにより、図９に示した所望する据え込み加工品（5B）が得られる。

こうして得られた据え込み加工品（5B）をプリフォームや鍛造用素材などとし、必要に応じて、据え込み加工品（5B）を後工程において加工する。

而して、上記第２実施形態の据え込み加工方法では、素材（１）は、受けダイ（11）の受け部（14）のキャビティ（S2）内において拡径されるので、素材（１）を設計形状に拡径（成形）することができる。

なお、上記第１及び第２実施形態では、いずれも、潤滑剤はガイド（20）の挿通孔（22）の周面に付着されている。しかるに本発明では、それ以外に、潤滑剤を素材（１）の表面に付着させても良いし、あるいは挿通孔（22）の周面と素材（１）の表面との両方に潤滑剤を付着させても良い。

また、上記第１及び第２実施形態では、ノズル（41）による潤滑剤の吹き付けにより、潤滑剤の付着が行われるものであるが、本発明では、刷毛や塗布ローラによる潤滑剤の塗布により、潤滑剤の付着が行われるように構成されていても良い。この場合には、潤滑剤付着手段（40）は刷毛や塗布ローラを有している。また本発明では、潤滑剤の付着はその他の方法により行われるものであっても良い。

以上で本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に示すものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。

例えば、上記実施形態では、受けダイ（11）の保持孔（13）内に素材（１）の一端部を挿入することにより、素材（１）の突出部（1a）を受けダイ（11）の受け部（12）で受けている。しかるに本発明では、素材（１）の全部が拡径される場合には、受けダイ（11）の受け部（12）に保持孔（13）を設けないで、次のようにして素材（１）の突出部（1a）を受け部（12）で受けても良い。すなわち、受けダイ（11）の受け部（12）に、該受け部（12）に対して素材（１）が略垂直に配置されるように素材（１）の一端部を当接（好ましくは圧接）させることにより、素材（１）の突出部（1a）を受けダイ（11）の受け部（12）で受けるようにしても良い。

また、上記実施形態では、加圧手段（30）はパンチ（31）を有するものであるが、本発明では、加圧手段（30）はパンチ（31）を有するものに限定されるものではなく、例えば、素材（１）を把持する把持部を有するとともに、素材（１）を把持部で把持した状態で、素材（１）が軸方向に加圧されるように把持部を移動させるように構成されたものであっても良いし、その他の手段であっても良い。

また、上記実施形態では、据え込み加工装置（10A）（10B）は、素材（１）の一箇所を拡径するように構成されたものであるが、本発明では、素材（１）の二箇所を同時にそれぞれ拡径するように構成されたものであっても良い。この場合には、受けダイ（11）の受け部（12）やキャビティ（S2）の個数はそれぞれ２個となる。

また、本発明では、拡径工程において素材（１）の一部をガイド（20）の挿通孔（22）内に残存させた状態で、拡径を終了しても良いし、素材（１）の全部をガイド（20）の挿通孔（22）内から拡径空間（Ｓ）へ押し出すと同時に拡径を終了しても良い。

また、本発明では、素材（１）を所定温度に加熱した状態で据え込み加工を行っても良いし、素材（１）を加熱しないで据え込み加工を行っても良い。すなわち、本発明に係る据え込み加工方法は、熱間据え込み加工方法であっても良いし、冷間据え込み加工方法であっても良い。

次に、本発明の具体的な実施例及び比較例を以下に示す。

［実施例１］
プロペルチ法で製作された連続鋳造圧延材からからなる直径１６ｍｍ相当の丸棒状の素材（１）を準備した。この素材（１）の材質はアルミニウム合金（Ａ６０６１）である。そして、上記第１実施形態の据え込み加工装置（10A）を用いて上記第１実施形態の据え込み加工方法に従って素材（１）を拡径した。そして、その際に要した成形圧力を調べた。その結果を表１に示す。

なお、この実施例１で使用した潤滑剤は、油性潤滑剤（日本アチソン株式会社製の「オイルダック」（商品名））である。また、素材（１）の加熱温度は４００℃であり、据え込み長さＬは１５０ｍｍである。

［比較例１］
押出材からなる直径１６ｍｍの丸棒状の素材を準備した。この素材の材質は実施例１と同じくアルミニウム合金である。そして、実施例１と同様に素材を拡径した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１は比較例１よりも成形圧力が低かった。したがって、据え込み加工用の素材として圧延材からなる素材を用いることにより、成形圧力を低減できることを確認し得た。

本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、ピストン、コンロッド、鍛造用素材などの様々な製品を製作する際に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置を説明する図で、素材を拡径する前の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 図１中のＸ−Ｘ線断面図である。 素材を拡径する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材を拡径した後の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 同据え込み加工装置を用いて加工された据え込み加工品の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置を説明する図で、素材を拡径する前の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材を拡径する途中の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 素材を拡径した後の状態における同据え込み加工装置の断面図である。 同据え込み加工装置を用いて加工された据え込み加工品の斜視図である。

符号の説明

１…素材
1a…突出部
２…露出部
5A、5B…据え込み加工品
６…拡径部
10A、10B…据え込み加工装置
11…受けダイ
12…受け部
14…成形部
20…ガイド
21…先端面
22…挿通孔
22a…素材出口部
25…ガイド駆動手段
30…加圧手段
31…パンチ
32…パンチ駆動部
40…潤滑剤付着手段
41…ノズル
Ｓ…拡径空間
S1…自由拡径空間
S2…キャビティ
Ｋ…隙間

Claims (12)

1. 丸棒状の素材を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、受け部を有する受けダイと、を用い、
   素材をガイドの挿通孔内に配置するとともに、ガイドの先端面の素材出口部から突出する素材の突出部を受けダイの受け部で受け、
   次いで、素材を加圧手段により軸方向に加圧しながら、ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の露出部を、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間の拡径空間において拡径する据え込み加工方法において、
   素材として圧延材からなる素材を用いて、据え込み加工を行うことを特徴とする据え込み加工方法。
2. ガイドの挿通孔の周面又は／及び素材の表面に潤滑剤を付着させた状態で、据え込み加工を行う請求項１記載の据え込み加工方法。
3. 素材は、鋳造圧延材からなる請求項１又は２記載の据え込み加工方法。
4. 素材は、連続鋳造圧延材からなる請求項１又は２記載の据え込み加工方法。
5. 拡径空間は自由拡径空間である請求項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
6. キャビティを有する成形部が受けダイの受け部から延設されており、
   拡径空間は、受けダイの成形部のキャビティである請求項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。
8. 丸棒状の素材を座屈阻止状態に且つ軸方向にスライド移動可能に挿通保持する挿通孔を有するとともに、先端面に挿通孔の一端開口部からなる素材出口部が設けられたガイドと、
   ガイドの先端面の素材出口部から突出する素材の突出部を受ける受け部を有する受けダイと、
   ガイドの挿通孔内に配置された素材を軸方向に加圧する加圧手段と、
   ガイドを素材の加圧方向とは反対方向に移動させるガイド駆動手段と、
   を備え、
   ガイドの先端面と受けダイの受け部との間に露出する素材の露出部を、ガイドの先端面と受けダイの受け部との間の拡径空間において拡径するように構成された据え込み加工装置において、
   更に、ガイドの挿通孔の周面又は／及び素材の表面に潤滑剤を付着させる潤滑剤付着手段を備えており、
   素材として圧延材からなる素材を据え込み加工するためのものであることを特徴とする据え込み加工装置。
9. 素材は、鋳造圧延材からなる請求項８記載の据え込み加工装置。
10. 素材は、連続鋳造圧延材からなる請求項８記載の据え込み加工装置。
11. 拡径空間は自由拡径空間である請求項８〜１０のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
12. キャビティを有する成形部が受けダイの受け部から延設されており、
    拡径空間は、受けダイの成形部のキャビティである請求項８〜１０のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
    

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