JP2009178741A

JP2009178741A - 鍛造ターボフィンの製造方法

Info

Publication number: JP2009178741A
Application number: JP2008020062A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nishio; 眞之西尾
Original assignee: Nishio Seimitsu KK
Current assignee: Nishio Seimitsu KK
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】歩留まりが良好で、ターボフィン自体を安価に成形できる鍛造ターボフィンの製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ステンレス材料１７で、棒状のベーン軸部１４と、該ベーン軸部１４の一端側に形成された翼形状のベーン翼部とを有する鍛造ターボフィンを形成する製造方法において、棒状のステンレス材料１７を軸方向に鍛造することにより、ベーン軸部１４と、ベーン軸部１４の一端部側に略板状で、ベーン軸部１４より幅広の、ベーン翼部となる成形途中部分を形成する軸方向鍛造工程と、成形途中部分を板状の厚み方向に鍛造して、板厚をより薄く、且つ、所定形状とする板厚方向鍛造工程とを有する鍛造ターボフィンの製造方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、棒状の金属材料から鍛造ターボフィンを成形する製造方法に関するものである。

従来からこの種のものとしては、特許文献１に記載されたようなものがある。これは板状のステンレス鋼又は耐熱鋼等の金属材料から、軸部となる部分と、フィン部となる部分とが連続した略Ｔ字状の板材を打ち抜き、この板材を板厚方向に冷間鍛造して、軸部とフィン部とを成形した後、最終段階で、トリミングプレス加工によりバリを除去すると共に、寸法精度を確保するようにしている。
特開２０００−３０１２８３号公報

しかしながら、このような従来のものにあっては、ステンレス鋼の板材を略Ｔ字状に打ち抜くようにしているため、打ち抜いた残りの部分の端材が出てしまい、複数のターボフィンを形成するのに歩留まりが悪く、ターボフィン自体が高価なものになってしまう、という問題があった。

そこで、この発明は、歩留まりが良好で、ターボフィン自体を安価に成形できる鍛造ターボフィンの製造方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、金属材料で、棒状のベーン軸部と、該ベーン軸部の一端側に形成された翼形状のベーン翼部とを有する鍛造ターボフィンを形成する製造方法において、棒状の金属材料を軸方向に鍛造することにより、前記ベーン軸部と、該ベーン軸部の一端部側に略板状で、前記ベーン軸部より幅広の、前記ベーン翼部となる成形途中部分を形成する軸方向鍛造工程と、前記成形途中部分を板状の厚み方向に鍛造して、板厚をより薄く、且つ、所定形状とする板厚方向鍛造工程とを有する鍛造ターボフィンの製造方法としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記軸方向鍛造工程は、前記棒状の金属材料がセットされるダイと、前記棒状の金属材料を鍛造するパンチとを有し、前記ダイには、前記棒状の金属材料の前記ベーン軸部となる部分が挿入される挿入孔と、前記成形途中部分を形成する凹部とを有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記板厚方向鍛造工程は、複数の板厚方向鍛造工程を有し、該複数の板厚方向鍛造工程で、順次、前記成形途中部分の板厚を薄く、且つ、所定形状に近づけて行くようにしたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記軸方向鍛造工程の前に、前記棒状の金属材料を軸方向に鍛造して、ポンチ部にて前記棒状の金属材料にシャフト穴を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記金属材料は、ステンレス材料であることを特徴とする。

上記請求項１に記載の発明によれば、棒状の金属材料を軸方向に鍛造することにより、ベーン軸部と、ベーン軸部の一端部側に略板状で、ベーン軸部より幅広の、ベーン翼部となる成形途中部分を形成する軸方向鍛造工程と、成形途中部分を板状の厚み方向に鍛造して、板厚をより薄く、且つ、所定形状とする板厚方向鍛造工程とを有する鍛造ターボフィンの製造方法としたため、従来のように、板材から打ち抜くものと比較すると、歩留まりが良好で、ターボフィン自体を安価に成形できる。

請求項２に記載の発明によれば、軸方向鍛造工程は、棒状の金属材料がセットされるダイと、棒状の金属材料を鍛造するパンチとを有し、ダイには、棒状の金属材料のベーン軸部となる部分が挿入される挿入孔と、成形途中部分を形成する凹部とを有するため、より単純なダイの構造で、軸方向鍛造工程を実行できる。

請求項３に記載の発明によれば、板厚方向鍛造工程は、複数の板厚方向鍛造工程を有し、該複数の板厚方向鍛造工程で、順次、前記成形途中部分の板厚を薄く、且つ、所定形状に近づけて行くようにしたため、ベーン翼部等をより高精度に成形できる。

請求項４に記載の発明によれば、軸方向鍛造工程の前に、棒状の金属材料を軸方向に鍛造して、ポンチ部にて棒状の金属材料にシャフト穴を形成したため、鍛造ターボフィンの軽量化を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、金属材料をステンレス材料とすることにより、耐久性に優れた鍛造ターボフィンを成形できる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１乃至図４には、この発明の実施の形態１を示す。

まず構成を説明すると、図４中符号１１は、エンジンの過給機としてのターボチャージャーで、このターボチャージャー１１には、複数の鍛造ターボフィン１２が環状に配設されている。

これら鍛造ターボフィン１２は、図３の（Ｄ）に示すように、ベーン翼部１３及びベーン軸部１４とがステンレス材料にて鍛造により一体成形されている。そのベーン翼部１３は、所定の高さを有し、断面が所謂、翼形状を呈し、排気ガスが効果的にタービンに向かうように構成されている。

また、ベーン軸部１２は、円柱形状を呈し、底面部側からシャフト穴１４ａが形成され、図示省略のベーン取付フランジ部に取り付けられるようになっている。

次に、かかる鍛造ターボフィン１２の製造方法について、図乃至図を参照しながら説明する。

まず、図１の（Ａ）に示すように、棒状の金属材料であるステンレス材料１７を所定の長さに切断する。次いで、図１の（Ｂ）に示すように、この棒状のステンレス材料１７を、第１ダイ１８の挿入孔１８ａ内に挿入した後、第１パンチ１９にてそのステンレス材料１７を、室温にて、軸方向に押圧して冷間鍛造し、前記挿入孔１８ａ内の底部に設けられた第１突部１８ｂにて、ステンレス材料１７のセンター穴２０の加工を行う。

次に、この棒状のステンレス材料１７を、第２ダイ２２の挿入孔２２ａ内に挿入した後、第２パンチ２３にてそのステンレス材料１７を、室温にて、軸方向に押圧して冷間鍛造し、前記挿入孔２２ａ内の底部に設けられた第２突部２２ｂにて、ステンレス材料１７のシャフト穴１４ａの成形を行う。

その後、この棒状のステンレス材料１７を、第３ダイ２４の挿入孔２４ａ内に挿入した後、第３パンチ２５にてそのステンレス材料１７を、室温にて、軸方向に押圧して冷間鍛造する。その第３ダイ２４には、その挿入孔２４ａの上側に連続して凹部２４ｂが形成されており、上記冷間鍛造を行うことにより、その凹部２４ｂの内部で、ベーン翼部１３となる第１成形途中部分１３ａが形成される（軸方向鍛造工程）。

これは、図２の（Ａ）に示すように、ベーン軸部１４と第１成形途中部分１３ａとに形成され、これを図２の（Ｂ）に示すように、高周波加熱により１０００℃以上に加熱された第１成形途中部分１３ａを横向きにして第４ダイ２６の凹所２６ａの上に置き、第４パンチ２７を下降させて、この第４パンチ２７と第４ダイ２６の凹所２６ａとの間で、熱間鍛造を行う。これにより、ベーン翼部１３となる第１成形途中部分１３ａより薄い第２成形途中部分１３ｂを形成する（板厚方向鍛造工程）。

さらに、図２の（Ｃ）に示すように、ベーン翼部１３となる１０００℃以上の第２成形途中部分１３ｂを第５ダイ２８の凹所２８ａの上に置き、第５パンチ２９を下降させて、この第５パンチ２９と第５ダイ２８の凹所２８ａとの間で、熱間鍛造を行う。これにより、ベーン翼部１３の第２成形途中部分１３ｂより薄い略翼形状の第３成形途中部分１３ｃを形成する（板厚方向鍛造工程）。

これにより、図３の（Ａ）に示すような形状の鍛造ターボフィン１２の中間成形品が形成される。

次に、図３の（Ｂ）に示すように、その中間成形品を、第６ダイ３０と第６パンチ３１とで、１０００℃以上で、熱間鍛造により、首下部１５を形成する。

その後、図３の（Ｃ）に示すように、ベーン軸部１４を切削加工した後、図３の（Ｄ）に示すように、ベーン翼部１３を切削加工して成形する。

これにより、鍛造ターボフィン１２の成形を完了する。

このように、棒状のステンレス材料１７から鍛造により鍛造ターボフィン１２を成形することにより、従来のような打ち抜きと比べ、無駄な材料が発生することが少なく、歩留まりが良好で、鍛造ターボフィン１２自体を安価に成形できる。

しかも、ターボチャージャ１１には、多数の鍛造ターボフィン１２が配設されているため、ターボチャージャ１１においては大幅な原価低減となる。

また、ベーン軸部１４にシャフト穴１４ａを形成することにより、軽量化を図ることができる。

さらに、冷間鍛造と熱間鍛造を組み合わせることにより、比較的、精度が要求されず、成形が容易な場合は冷間鍛造を、又、翼形状等の精度が要求される成形の場合は熱間鍛造を用いることにより、精度良く、且つ、成形時間も極力短縮することができる。

なお、上記実施の形態では、図１の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、シャフト穴１４ａを成形する工程や、図３の（Ｂ）に示すように、首下部１５を成形する工程等が設けられているが、これらの工程は必ずしも必要ではない。

本発明の実施の形態に係る鍛造ターボフィンの製造工程を示す図である。同実施の形態に係る鍛造ターボフィンの製造工程を示す図で、図１の後の工程を示す図である。同実施の形態に係る鍛造ターボフィンの製造工程を示す図で、図２の後の工程を示す図である。同発明の実施の形態に係るターボチャージャを示す図である。

符号の説明

11 ターボチャージャ
12 鍛造ターボフィン
13 ベーン翼部
13a 第１成形途中部分
13b 第２成形途中部分
13c 第３成形途中部分
14 ベーン軸部
14a シャフト穴
17 ステンレス材料（金属材料）
18 第１ダイ
19 第１パンチ
22 第２ダイ
23 第２パンチ
24 第３ダイ
25 第３パンチ
26 第４ダイ
27 第４パンチ
28 第５ダイ
29 第５パンチ
30 第６ダイ
31 第６パンチ

Claims

金属材料で、棒状のベーン軸部と、該ベーン軸部の一端側に形成された翼形状のベーン翼部とを有する鍛造ターボフィンを形成する製造方法において、
棒状の金属材料を軸方向に鍛造することにより、前記ベーン軸部と、該ベーン軸部の一端部側に略板状で、前記ベーン軸部より幅広の、前記ベーン翼部となる成形途中部分を形成する軸方向鍛造工程と、
前記成形途中部分を板状の厚み方向に鍛造して、板厚をより薄く、且つ、所定形状とする板厚方向鍛造工程とを有することを特徴とする鍛造ターボフィンの製造方法。
前記軸方向鍛造工程は、前記棒状の金属材料がセットされるダイと、前記棒状の金属材料を鍛造するパンチとを有し、前記ダイには、前記棒状の金属材料の前記ベーン軸部となる部分が挿入される挿入孔と、前記成形途中部分を形成する凹部とを有することを特徴とする請求項１に記載の鍛造ターボフィンの製造方法。
前記板厚方向鍛造工程は、複数の板厚方向鍛造工程を有し、該複数の板厚方向鍛造工程で、順次、前記成形途中部分の板厚を薄く、且つ、所定形状に近づけて行くようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鍛造ターボフィンの製造方法。
前記軸方向鍛造工程の前に、前記棒状の金属材料を軸方向に鍛造して、ポンチ部にて前記棒状の金属材料にシャフト穴を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の鍛造ターボフィンの製造方法。
前記金属材料は、ステンレス材料であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の鍛造ターボフィンの製造方法。