JP2008023531A - ボルトの製造方法、ボルト、ボルト用の形材、ボルト用の形材の成形装置及びボルト用の形材の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程において素材に割れが生じるのを抑制して耐熱アルミ合金製のボルトを形成可能とする。
【解決手段】このボルト１の製造方法は、耐熱アルミ合金を用いて、熱間押出し成形により形材７を形成する押出し工程と、形材７から形成される素材８を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルト１を形成する切削工程とを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、耐熱アルミ合金を材料として用いたボルトの製造方法、ボルト、ボルト用の形材、ボルト用の形材の成形装置及びボルト用の形材の成形方法に関するものである。

従来、鋼製ボルトの製造方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

上記特許文献１に開示された鋼製ボルトの製造方法では、鋼塊を圧延して線材を形成する圧延工程と、上記線材を焼鈍して軟化させる焼鈍工程と、焼鈍後の線材表面に潤滑皮膜を形成する潤滑皮膜処理工程と、線材を型を通して引き抜き加工することにより伸線処理を行う伸線工程と、転造によって線材にねじ部の成形を行うボルト成形工程とを経て鋼製ボルトが形成されることが開示されている。また、上記特許文献２には、ボルト成形工程においてパンチとダイスとを用いて線材を圧造することにより所定の形状のボルト頭を形成することが開示されている。
特開平７−１１４１２号公報 特開平１−９９７４０号公報

上記特許文献１及び特許文献２に開示された製造方法により形成される鋼製ボルトは、比強度（重量に対する強度の比）があまり高くないため、所定の強度を得るためにはボルトの重量が増大し、軽量化を図るのが困難になるという問題点がある。

ところで、特開２００６−１０４５６１号公報には、耐熱アルミ合金材料が開示されている。このような耐熱アルミ合金材料は高い比強度を有しているので、この材料をボルト用の材料として用いれば、高強度で比較的軽量なボルトを得られる可能性があり、上記特許文献１及び特許文献２に開示された鋼製ボルトにおける問題点を解消することが可能である。しかしながら、耐熱アルミ合金材料を用いて上記鋼製ボルトの製造方法と同様の工程によりボルトを形成しようとすると、一般的に冷間で引き抜き加工を行う伸線工程において、素材に割れが生じ、ボルトを形成するのが困難になる。さらに、伸線工程において割れを発生させることなくボルトの素材を形成できたとしても、塑性変形に伴う大きな力が素材に付加されるボルト頭の圧造時及びねじ部の転造時において素材に割れが生じ、ボルトを形成するのが困難になる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は製造工程において素材に割れが生じるのを抑制して耐熱アルミ合金製のボルトを形成可能とすることである。

前記の目的を達成するため、本発明によるボルトの製造方法は、耐熱アルミ合金を用いて、熱間押出し成形により形材を形成する押出し工程と、前記形材を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成する切削工程とを有している。

このボルトの製造方法では、熱間押出し成形により形材を形成するので、冷間の引き抜き加工により形材を形成する場合と異なり、加熱されて柔軟性が増した耐熱アルミ合金から形材を形成することができる。このため、形材の形成時に割れが生じるのを抑制することができる。さらに、このボルトの製造方法では、形材を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成するので、ボルト頭を圧造により形成するとともにねじ部を転造により形成する場合と異なり、塑性変形のための大きな力が素材にかかるのを抑制することができる。これにより、そのような大きな力が素材にかかることに起因して素材に割れが生じるのを抑制することができる。従って、このボルトの製造方法では、製造工程において素材に割れが生じるのを抑制して耐熱アルミ合金製のボルトを形成可能とすることができる。

前記ボルトの製造方法において、前記押出し工程では、前記形材を円柱状または正多角柱状に形成してもよい。押出し工程において形材を正多角柱状に形成する場合には、その正多角柱状を流用してボルト頭を形成することができる。これにより、ボルトの形成時にボルト頭を切削加工する工程を削減することができるとともに、その切削加工により生じる材料の歩留まりの低下を抑制することができる。

前記ボルトの製造方法において、前記形材を所定長さ毎に切断して複数の素材を形成する切断工程をさらに備え、前記切削工程において、前記各素材を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成するのが好ましい。このように構成すれば、長さの大きい形材から切断工程において多数の素材を形成することができるので、押出し工程においてボルトに対応する長さの素材を１つずつ押出して形成する場合に比べて素材の生産性を向上させることができる。その結果、ボルトの生産性を向上させることができる。

前記ボルトの製造方法において、前記押出し工程では、前記形材を正多角柱状の第１部分と、押出し方向に垂直な断面内における一方向の幅が前記第１部分の幅よりも小さい第２部分と、前記第１部分及び前記第２部分間を連結するとともに前記一方向の幅が前記第１部分側から前記第２部分側へ行くに従って減少する第３部分とが押出し方向に沿って繰り返し配置される形状に形成し、前記切断工程において、前記形材を前記第１部分及び前記第２部分で切断することにより、前記第１部分に対応する正多角柱状の部分とそれに連続する前記第３部分及び前記第２部分とを含む前記複数の素材を形成し、前記切削工程において、前記正多角柱状の部分をボルト頭とするとともに前記各素材の第２部分及び第３部分を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成するのが好ましい。このように構成すれば、押出し成形により形成した正多角柱状の第１部分をボルト頭として流用することができるので、ボルト頭を切削加工する工程を削減することができるとともに、その切削加工により生じる材料の歩留まりの低下を抑制することができる。さらに、ボルト頭として用いられる第１部分よりも押出し方向に垂直な断面内における一方向の幅が小さい第２部分及び第３部分を切削加工することによりボルトを形成することができるので、その一方向の幅が押出し方向に沿って第１部分と等しく一定である素材を切削加工することによりボルトを形成する場合に比べて切削量を少なくすることができる。これにより、材料の歩留まりの低下をより抑制することができる。

本発明によるボルトは、上記いずれかのボルトの製造方法によって形成される耐熱アルミ合金製のボルトである。このボルトでは、その製造時に割れが生じるのを抑制することができるとともに、高い比強度を得ることができる。これにより、ボルトにおいて所定の強度を確保しながら軽量化を図ることができる。

本発明によるボルト用の形材は、上記第１部分、第２部分及び第３部分を含む形材からボルトを形成する製造方法に用いる形材であることを前提として、耐熱アルミ合金を用いて熱間押出し成形により形成され、前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とが押出し方向に沿って繰り返し設けられている。

このボルト用の形材では、正多角柱状の第１部分が設けられているので、各第１部分で切断してボルト用の複数の素材を形成することにより、第１部分をボルト頭として流用することができる。これにより、ボルトの形成時にボルト頭を切削加工する工程を削減することができるとともに、その切削加工により生じる材料の歩留まりの低下を抑制することができる。さらに、ボルト頭として用いる第１部分よりも押出し方向に垂直な断面内における一方向の幅が小さい第２部分及び第３部分を切削加工してボルトを形成すれば、その一方向の幅が押出し方向に沿って第１部分と等しく一定である素材を切削加工してボルトを形成する場合に比べて切削量を少なくすることができるので、材料の歩留まりの低下をより抑制することができる。

本発明によるボルト用の形材の成形装置は、前記ボルト用の形材を成形するための成形装置であることを前提として、押出し方向に対して傾斜した方向に延びる複数のガイド溝を有する成形孔が設けられた固定ダイスと、前記各ガイド溝に沿って移動可能に前記成形孔内に配設されるとともに前記形材を両側から挟むように配置される一対の可動ダイスとを備えている。そして、前記一対の可動ダイスは、前記各ガイド溝に沿った移動に伴って互いの間隔が変化するとともに、前記成形孔内の押出し方向に沿った所定位置で前記第１部分に対応する正多角柱を形成する。

このボルト用の形材の成形装置では、形材を両側から挟むように配置される一対の可動ダイスが各ガイド溝に沿った移動に伴って互いの間隔が変化するとともに、成形孔内の押出し方向に沿った所定位置で形材の第１部分に対応する正多角形を形成するので、その所定位置で一対の可動ダイスにより第１部分を形成した後、一対の可動ダイスをガイド溝に沿って互いの間隔が狭まる方向に移動させながら押出し成形を行うことにより第１部分から上記一方向における幅が減少する第３部分を形成することができるとともに、その後、可動ダイスを停止させて押出し成形を行うことにより第２部分を形成することができる。また、これとは逆の工程で第２部分から第３部分及び第１部分を連続して押出し成形することもできる。従って、このボルト用の形材の成形装置では、これらの形成工程を繰り返し行うことにより押出し方向に沿って第１部分と第３部分と第２部分とが繰り返し設けられた形材を容易に形成することができる。

本発明によるボルト用の形材の成形方法は、前記ボルト用の形材を成形するための成形方法であることを前提として、押出し方向に対して傾斜した方向に延びる複数のガイド溝を有する成形孔が設けられた固定ダイスと、前記各ガイド溝に沿って移動可能に前記成形孔内に配設されるとともに前記形材を両側から挟むように配置される一対の可動ダイスとを備え、前記一対の可動ダイスは、前記各ガイド溝に沿った移動に伴って互いの間隔が変化するとともに、前記成形孔内の押出し方向に沿った所定位置で前記第１部分に対応する正多角柱を形成する成形装置を使用し、前記一対の可動ダイスを所定位置で停止させた状態で前記第１部分を押出した後、その一対の可動ダイスを前記ガイド溝に沿って互いの間隔が狭まる方向へ移動させながら前記第３部分を押出し、さらにその後、前記一対の可動ダイスを停止させて前記第２部分を押出す。

このボルト用の形材の成形方法では、固定ダイスの成形孔内の押出し方向に沿った所定位置で一対の可動ダイスを停止させた状態で第１部分を押出した後、その一対の可動ダイスをガイド溝に沿って互いの間隔が狭まる方向へ移動させながら第３部分を押出し、さらにその後、一対の可動ダイスを停止させて第２部分を押出すので、第１部分と、その第１部分から上記一方向における幅が減少する第３部分と、その第３部分に繋がる第２部分とを連続して容易に形成することができる。従って、このような形成工程を繰り返し行うことにより押出し方向に沿って第１部分と第３部分と第２部分とが繰り返し設けられた形材を容易に形成することができる。

前記ボルト用の形材の成形方法において、前記一対の可動ダイスの移動速度を変えることによって前記第３部分の幅の変化率を異ならせるようにしてもよい。このように構成すれば、第３部分において上記一方向における幅の変化率が異なる形材を押出し成形することが可能となるので、形材の設計の自由度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、製造工程において素材に割れが生じるのを抑制して耐熱アルミ合金製のボルトを形成可能とすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態によるボルトの製造方法によって形成するボルト１の全体構造が示されている。このボルト１は、耐熱アルミ合金製であり、略円柱状の軸部２と、その軸部２の軸方向の一方端側に繋がる正六角柱状のボルト頭３とを有している。そして、軸部２の軸方向の他方端から一方端側に掛けての所定の範囲にねじ部４が形成されている。

ボルト１の材料として用いられる耐熱アルミ合金は、３００℃近傍の高温においても高強靭性、良好な耐摩耗性及び良好な疲労特性を有する材料である。また、耐熱アルミ合金は、鋼に比べて約１．６倍〜約３．０倍の高い比強度を有している。そして、耐熱アルミ合金は、体積分率で約５０％〜約９０％の金属間化合物相と、残部が金属アルミニウムマトリックスとで構成されたアルミニウム基合金組織を含んでいる。そして、耐熱アルミ合金は、上記金属間化合物相を形成する元素としてＣｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｓｉから選択される元素を３種含んでおり、これら３種の元素を総和で約１５質量％〜約５０質量％含む組成を有している。

なお、上記金属間化合物相の組成がＣｒ：約５質量％〜約３０質量％、Ｆｅ：約１質量％〜約２０質量％、Ｔｉ：約１質量％〜約１５質量％からなるとともに、上記金属間化合物相がＡｌ−Ｃｒ系、Ａｌ−Ｆｅ系またはＡｌ−Ｔｉ系であることがより好ましい。この構成によれば、耐熱アルミ合金の高温疲労特性をより向上させることが可能である。

図２には、上記のような耐熱アルミ合金製のボルト１を形成するための第１実施形態による製造プロセスが示されている。この製造プロセスでは、押出し工程と、切断工程と、切削工程とを順番に行うことによってボルト１を形成する。

まず、押出し工程では、上記耐熱アルミ合金からなるビレット６を成形装置１０内に装填するとともに熱間押出し成形により正六角柱状または円柱状の形材７を形成する。この熱間押出し成形では、ビレット６を約３５０℃〜約５００℃に加熱した後、成形装置１０内に充填する。これにより、成形装置１０から押し出された形材７の温度が約３５０℃〜約５５０℃となるようにする。また、成形装置１０は、コンテナ１２とステム１４と正六角形または円形の開口部１６ａを有するダイス１６とを備えている。そして、ビレット６はコンテナ１２内に装填され、このコンテナ１２内のビレット６をステム１４で押出すことによりダイス１６の開口部１６ａの形状に対応する正六角柱状または円柱状の形材７が形成されるようになっている。

次に、切断工程において、形材７を作成したいボルト１の全長に対応する所定長さ毎に切断することにより正六角柱状または円柱状の複数の素材８を形成する。

その後、切削工程において、各素材８をバイト１８（切削工具）によって切削加工することによりボルト１を形成する。この際、正六角柱状の素材８を用いてボルト１を形成する場合には、素材８の軸方向における一方の端部近傍をそのままボルト頭３として流用可能である。一方、円柱状の素材８を用いてボルト１を形成する場合には、素材８の軸方向における一方の端部近傍を切削加工することにより正六角柱状のボルト頭３を形成する。そして、素材８のボルト１の軸部２に対応する領域を切削することにより軸部２の外径に対応する円柱状の部分を形成した後、その円柱状の部分の周面にねじ山を切削加工により形成することによってねじ部４を形成する。このようにして、ボルト１が形成される。

以上説明したように、第１実施形態では、押出し工程において熱間押出し成形により形材７を形成するので、冷間の引き抜き加工により形材７を形成する場合と異なり、加熱されて柔軟性が増した耐熱アルミ合金製のビレット６から形材７を形成することができる。このため、形材７の形成時に割れが生じるのを抑制することができる。さらに、第１実施形態では、素材８を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルト１を形成するので、ボルト頭３を圧造により形成するとともにねじ部４を転造により形成する場合と異なり、塑性変形のための大きな力が素材８にかかるのを抑制することができる。これにより、そのような大きな力が素材８にかかることに起因して素材８に割れが生じるのを抑制することができる。従って、このボルト１の製造方法では、製造工程において形材７及び素材８に割れが生じるのを抑制して耐熱アルミ合金製のボルト１を形成可能とすることができる。そして、このように形成された耐熱アルミ合金製のボルト１では、高い比強度を得ることができるので、ボルト１において所定の強度を確保しながら軽量化を図ることができる。

また、第１実施形態では、押出し工程において形材７を正多角柱状に形成する場合には、その正多角柱状を流用してボルト頭３を形成することができる。これにより、ボルト１の形成時にボルト頭３を切削加工する工程を削減することができるとともに、その切削加工により生じる材料の歩留まりの低下を抑制することができる。

また、第１実施形態では、切断工程において形材７を所定長さ毎に切断して複数の素材８を形成するとともに、切削工程において各素材８を切削加工することによりボルト１を形成する。これにより、長さの大きい形材７から切断工程において多数の素材８を形成することができるので、押出し工程においてボルト１に対応する長さの素材８を１つずつ押出して形成する場合に比べて素材８の生産性を向上させることができる。その結果、ボルト１の生産性を向上させることができる。

（第２実施形態）
この第２実施形態の製造方法では、上記第１実施形態の製造方法によって形成されるボルト１（図１参照）と同様の構成を有するボルト１が形成される。また、この第２実施形態によるボルト１の製造プロセスは、図２に示した上記第１実施形態によるボルトの製造プロセスと同様、押出し工程、切断工程及び切削工程からなる。ただし、この第２実施形態では、押出し工程において形成される形材２７の形状及びその押出し方法が上記第１実施形態とは異なる。

図３には、第２実施形態の押出し工程において形成される形材２７の構成の一部が示されている。この形材２７は押出し工程において熱間押出し成形により形成されるものであり、図３中のＡ方向が押出し方向となっている。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、押出し工程において形材２７を押出し方向に垂直な断面内における図３のＢ方向の幅が一定でない形状に形成する。

具体的には、形材２７は、正六角柱状の第１部分２７ａと、押出し方向に垂直な断面内における図３のＢ方向の幅が第１部分２７ａの幅よりも小さい第２部分２７ｂと、第１部分２７ａ及び第２部分２７ｂ間を連結するとともに上記Ｂ方向の幅が第１部分２７ａ側から第２部分２７ｂ側へ行くに従って減少する第３部分２７ｃ，２７ｄとが押出し方向（Ａ方向）に沿って繰り返し配置された形状を有している。なお、第２部分２７ｂは、第１部分２７ａに対応する正六角柱が図３のＢ方向において縮小された六角柱状に形成されている。

図４には、本発明の第２実施形態によるボルトの製造方法において上記形材２７を成形する成形装置３０の構造が概略的に示されている。この成形装置３０は、コンテナ３２とステム３４と固定ダイス３６と一対の可動ダイス３８，３８とを備えている。コンテナ３２にはビレット（図示省略）が装填され、このコンテナ３２内のビレットをステム３４で押出すようになっている。

固定ダイス３６は、コンテナ３２の押出し側端部に固定されるものであり、押出し方向に貫通する成形孔４０が設けられている。この成形孔４０は、押出し方向に垂直な断面が略矩形状に形成されており、この断面内における一方向（図４のＹ方向）の幅が押出し方向に沿って一定に形成されている。すなわち、Ｙ方向に対向する一対の内面は平行な平面となっている。一方、前記断面内におけるＹ方向に直交する方向（図４のＸ方向）の幅が押出し方向に沿って次第に広くなる傾斜状の平面として形成されている。

成形孔４０には、可動ダイス３８，３８を案内するためのガイド溝４２，４２が設けられている。このガイド溝４２，４２は、成形孔４０のＹ方向端部に設けられるものであり、各可動ダイス３８，３８に対応するように２つ形成されている。そして、両ガイド溝４２，４２は、押出し方向に沿って両者の間隔が広がるように押出し方向に対して傾斜する配置となっている。また、両ガイド溝４２，４２は、押出し方向に対してそれぞれ同じ傾斜角度となっている。

一対の可動ダイス３８，３８は、図５に示すように、互いに対称な形状に形成されている。各可動ダイス３８は、平板状に形成されており、摺接面４８と成形面５０とを有する。そして、各可動ダイス３８は、押出し方向に直交する姿勢で固定ダイス３６の成形孔４０内にそれぞれ配設されており、固定ダイス３６のガイド溝４２にはめ込まれているとともに、図４のＸ方向に対向するように配置されている。この状態で、可動ダイス３８は、摺接面４８が成形孔４０のガイド面５２上を摺動するようになっており、可動ダイス３８はガイド溝４２に沿って移動することによって押出し方向に対して傾斜した方向に移動可能となっている。

摺接面４８は押出し方向に対するガイド面５２の傾斜角と同じ角度で成形面５０に対して傾斜している。両可動ダイス３８，３８の成形面５０，５０は互いに対向していて、この両成形面５０，５０間をビレットが通過して上記形材２７が押出されるようになっている。また、両可動ダイス３８，３８の成形面５０，５０は、その長手方向の中間部において１２０°の角度で屈曲しており、形材２７の上記第１〜第３部分２７ａ〜２７ｄの図３のＢ方向に位置する両角部に対応した形状となっている。

可動ダイス３８，３８は、図示省略した駆動機構により押出し方向に沿ってガイド溝４２，４２にガイドされながら図４の上下に駆動されるようになっている。この駆動機構は、両可動ダイス３８，３８が押出し方向に直交する方向に対向した状態を維持させながら、両可動ダイス３８，３８を同時に移動させるように構成されている。このため形材２７を真っ直ぐに押出すことができるようになっている。そして、可動ダイス３８，３８がガイド溝４２，４２に沿って図４の上下に駆動されることにより可動ダイス３８，３８間の間隔が変化するように構成されている。具体的には、可動ダイス３８，３８が押出し方向の上流側へ駆動されるに従って可動ダイス３８，３８間の間隔が狭まる一方、可動ダイス３８，３８が押出し方向の下流側へ駆動されるに従って可動ダイス３８，３８間の間隔が広がるように構成されている。

この成形装置３０によって形材２７を成形する押出し工程では、約３５０℃〜約５００℃の温度に加熱した耐熱アルミ合金からなるビレットをコンテナ３２内に装填し、ビレットをステム３４によって成形孔４０内に押出す。このときビレットは図４における上側から成形孔４０内に供給され、下方に押出される。

押出し時において図６のように両可動ダイス３８，３８がガイド溝４２，４２の上流側の所定位置で固定されていれば、形材２７は一定の幅で押出される。このときは幅の狭い六角柱状の第２部分２７ｂが押出されることになる。そして、図７に示すように、押出し中に両可動ダイス３８，３８を駆動機構によって下流側へ移動させると、可動ダイス３８，３８間の間隔が次第に広くなるため、それに伴って押出される形材２７の幅が次第に広がる。このようにして、第３部分２７ｃが成形されることになる。

その後、図８に示すように、可動ダイス３８，３８がガイド溝４２，４２における下流側の所定位置に固定されると、形材２７が一定の幅で押出される。このとき、幅の広い正六角柱状の第１部分２７ａが押出されることになる。そして、図９に示すように、両可動ダイス３８，３８を今度は上流側へ移動させると、可動ダイス３８，３８間の間隔が次第に狭くなる。これにより、押出される形材２７の幅が次第に狭くなり、第３部分２７ｄが形成される。その後、可動ダイス３８，３８がガイド溝４２，４２における上流側の所定位置に固定されると、図１０に示すように再び第２部分２７ｂが押出されることになる。これらを繰り返すことによって図３に示す形材２７を押出し成形することができる。

押出し成形時には、ステム３４が一定速度に維持されて移動する。このため、第１部分２７ａ及び第２部分２７ｂの押出し時のように両可動ダイス３８，３８間の間隔が一定の場合には、図１１に符号Ｃで示すように形材２７の押出し速度が一定となり、押出し時間から形材２７の押出し長さを演算することができる。したがって、押出し時間に基づいて可動ダイス３８，３８の移動を開始するタイミングを制御することができる。この場合として、図１１には例えば第２部分２７ｂの押出し長さをＬａ、Ｌｅとして示し、また第１部分２７ａの押出し長さをＬｃとして示している。

一方、第３部分２７ｃ，２７ｄの押出し時のように可動ダイス３８，３８を徐々に移動させる場合には、その移動量に応じて押出し量が変化することになる（図１１の符号Ｄ参照）。したがって可動ダイス３８，３８の移動量に基づいて押出し長さを演算することになるので、可動ダイス３８，３８の移動量に応じた経過時間Δｔごとの押出し長さΔＬを積分することにより、第３部分２７ｃ，２７ｄの押出し長さを得ることができる。これにより、可動ダイス３８，３８を停止させるタイミングを制御して必要な押出し長さを得ることができる。図１１には、例えば第３部分２７ｃ，２７ｄの押出し長さをＬｂ，Ｌｄとして示している。第３部分２７ｃの押出し時には、形材２７の押出し速度が徐々に小さくなるのに対し、第３部分２７ｄの押出し時には、押出し速度が徐々に大きくなる。

そして、第２実施形態では、上記のように形成した形材２７を切断工程において各第１部分２７ａの軸方向の中間位置及び各第２部分２７ｂの軸方向の中間位置においてそれぞれ切断することにより、図１２に示すような素材２８を複数形成する。この各素材２８は、形成すべきボルト１の長さに対応する所定の長さに形成される。また、各素材２８は、上記第１部分２７ａに対応する正六角柱状の部分とそれに連続する第３部分２７ｃ（２７ｄ）及び第２部分２７ｂとを含む。

そして、切削工程において、各素材２８の第１部分２７ａに対応する正六角柱状の部分を活かしてボルト頭３（図１参照）とするとともに、第２部分２７ｂ及び第３部分２７ｃ（２７ｄ）を切削加工する。この際、第２部分２７ｂ及び第３部分２７ｃ（２７ｄ）を切削することにより、ボルト１の軸部２（図１参照）の外径に対応する円柱状の部分を形成した後、その円柱状の部分の周面にねじ山を切削加工により形成することによってねじ部４（図１参照）を形成する。このようにして、ボルト１が形成される。

以上説明したように、第２実施形態では、切削工程において第１部分２７ａに対応する各素材の正六角柱状の部分を活かしてボルト頭３とするので、押出し成形により形成した正六角柱状の第１部分２７ａをボルト頭３として流用することができる。これにより、ボルト頭３を切削加工する工程を削減することができるとともに、その切削加工により生じる材料の歩留まりの低下を抑制することができる。

また、第２実施形態では、ボルト頭３として用いられる第１部分２７ａよりも幅が小さい第２部分２７ｂ及び第３部分２７ｃ（２７ｄ）を切削加工することによりボルト１を形成するので、幅が押出し方向に沿って第１部分２７ａと等しく一定である素材を切削加工することによりボルト１を形成する場合に比べて切削量を少なくすることができる。これにより、材料の歩留まりの低下をより抑制することができる。

また、第２実施形態による形材２７の成形装置３０及び成形方法では、成形孔４０内の押出し方向に沿った下流側の所定位置で可動ダイス３８，３８により正六角柱状の第１部分２７ａを形成した後、可動ダイス３８，３８をガイド溝４２，４２に沿って互いの間隔が狭まる方向（上流側）に移動させながら押出し成形を行うので、第１部分２７ａから幅が徐々に減少する第３部分２７ｄを形成することができるとともに、その後、可動ダイス３８，３８を停止させて押出し成形を行うことにより第２部分２７ｂを形成することができる。また、これとは逆の工程で第２部分２７ｂから第３部分２７ｃ及び第１部分２７ａを連続して押出し成形することができる。従って、この第２実施形態による成形装置３０及び成形方法では、上記の成形工程を繰り返し行うことにより押出し方向に沿って第１部分２７ａと第３部分２７ｃ（２７ｄ）と第２部分２７ｂとが繰り返し設けられた形材２７を容易に形成することができる。

また、第２実施形態では、可動ダイス３８，３８の移動速度を変えることによって幅の変化率を変えることができるので、形材２７の設計の自由度を向上することができる。

第２実施形態による上記以外の効果は、上記第１実施形態による効果と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、押出し工程により形成した形材７（２７）を切断工程において複数の素材８（２８）に切断し、切削工程において各素材８（２８）からボルト１を形成したが、これに限らず、押出し工程においてボルト１の長さと同等の長さを有する形材を押出すとともに、その形材を切削加工することによりボルト１を形成してもよい。すなわち、切断工程を省いて、押出し工程により形成された形材をそのまま用いてボルト１を切削加工してもよい。

また、上記第１実施形態では形材７を正六角柱状に形成するとともに、上記第２実施形態では形材２７の第１部分２７ａを正六角柱状に形成したが、これに限らず、形材７全体または形材２７の第１部分２７ａを正六角柱状以外の正多角柱状に形成してもよい。

本発明の第１実施形態によるボルトの全体構造を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるボルトの製造プロセスを説明するための図である。 本発明の第２実施形態によるボルトの製造方法に用いる形材を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による形材の成形装置の要部を概略的に示す一部破断斜視図である。 図４に示した成形装置に設けられている可動ダイスの斜視図である。 図３に示した形材の第２部分の押出し時の様子を示した図である。 図６に示した第２部分に続く第３部分の押出し時の様子を示した図である。 図７に示した第３部分に続く第１部分の押出し時の様子を示した図である。 図８に示した第１部分に続く第３部分の押出し時の様子を示した図である。 図９に示した第３部分に続く第２部分の押出し時の様子を示した図である。 図３に示した形材を押出すときの押出し時間経過と押出し長さとの関係を示した相関図である。 本発明の第２実施形態によるボルトの製造方法に用いる素材を示した斜視図である。

符号の説明

１ ボルト
３ ボルト頭
７、２７ 形材
１０、３０ 成形装置
８、２８ 素材
２７ａ 第１部分
２７ｂ 第２部分
２７ｃ 第３部分
３６ 固定ダイス
３８ 可動ダイス
４０ 成形孔
４２ ガイド溝

Claims (9)

1. 耐熱アルミ合金を用いて、熱間押出し成形により形材を形成する押出し工程と、
   前記形材を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成する切削工程とを有する、ボルトの製造方法。
2. 前記押出し工程において、前記形材を円柱状または正多角柱状に形成する、請求項１に記載のボルトの製造方法。
3. 前記形材を所定長さ毎に切断して複数の素材を形成する切断工程をさらに備え、
   前記切削工程において、前記各素材を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成する、請求項１または２に記載のボルトの製造方法。
4. 前記押出し工程において、前記形材を正多角柱状の第１部分と、押出し方向に垂直な断面内における一方向の幅が前記第１部分の幅よりも小さい第２部分と、前記第１部分及び前記第２部分間を連結するとともに前記一方向の幅が前記第１部分側から前記第２部分側へ行くに従って減少する第３部分とが押出し方向に沿って繰り返し配置される形状に形成し、
   前記切断工程において、前記形材を前記第１部分及び前記第２部分で切断することにより、前記第１部分に対応する正多角柱状の部分とそれに連続する前記第３部分及び前記第２部分とを含む前記複数の素材を形成し、
   前記切削工程において、前記正多角柱状の部分をボルト頭とするとともに前記各素材の第２部分及び第３部分を切削加工することにより耐熱アルミ合金製のボルトを形成する、請求項３に記載のボルトの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のボルトの製造方法によって製造される耐熱アルミ合金製のボルト。
6. 請求項４に記載のボルトの製造方法に用いる形材であって、
   耐熱アルミ合金を用いて熱間押出し成形により形成され、前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とが押出し方向に沿って繰り返し設けられた、ボルト用の形材。
7. 請求項６に記載のボルト用の形材の成形装置であって、
   押出し方向に対して傾斜した方向に延びる複数のガイド溝を有する成形孔が設けられた固定ダイスと、
   前記各ガイド溝に沿って移動可能に前記成形孔内に配設されるとともに前記形材を両側から挟むように配置される一対の可動ダイスとを備え、
   前記一対の可動ダイスは、前記各ガイド溝に沿った移動に伴って互いの間隔が変化するとともに、前記成形孔内の押出し方向に沿った所定位置で前記第１部分に対応する正多角柱を形成する、ボルト用の形材の成形装置。
8. 請求項６に記載のボルト用の形材の成形方法であって、
   押出し方向に対して傾斜した方向に延びる複数のガイド溝を有する成形孔が設けられた固定ダイスと、前記各ガイド溝に沿って移動可能に前記成形孔内に配設されるとともに前記形材を両側から挟むように配置される一対の可動ダイスとを備え、前記一対の可動ダイスは、前記各ガイド溝に沿った移動に伴って互いの間隔が変化するとともに、前記成形孔内の押出し方向に沿った所定位置で前記第１部分に対応する正多角柱を形成する成形装置を使用し、
   前記一対の可動ダイスを所定位置で停止させた状態で前記第１部分を押出した後、その一対の可動ダイスを前記ガイド溝に沿って互いの間隔が狭まる方向へ移動させながら前記第３部分を押出し、さらにその後、前記一対の可動ダイスを停止させて前記第２部分を押出す、ボルト用の形材の成形方法。
9. 前記一対の可動ダイスの移動速度を変えることによって前記第３部分の幅の変化率を異ならせる、請求項８に記載のボルト用の形材の成形方法。

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