JP2011218368A

JP2011218368A - Forging metal mold and hot-forging method

Info

Publication number: JP2011218368A
Application number: JP2010086956A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nozawa; 嘉弘野沢; Shingo Yamamoto; 真吾山本
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2030-04-05
Also published as: JP5699441B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forging metal mold which can prolong the service life of a forging metal mold and hardly causes a surface deteriorated layer of a metal material inside a rough-shaped material to be molded.SOLUTION: The forging metal mold 2 has a lower die 4 and an upper die 5, wherein the lower die 4 has a master block 6 having a recess portion 13 for forming a cavity 27 and a ring 7 shrink-fitted to the master block 6, and a recess groove 17 is formed on the outer circumference of the bottom surface 14a of the recess portion 13. Thus, the surface deteriorated layer on the metal material can be released to the recess groove 17.

Description

本発明は、熱間鍛造で用いる金型及びこの金型を用いた熱間鍛造方法に関する。 The present invention relates to a mold used in hot forging and a hot forging method using the mold.

金属素材を塑性加工させる方法として熱間鍛造方法が知られている。熱間鍛造方法は、例えば、特許文献１に示すように、下型の上に金属素材を配置した後、油圧プレスなどで上型を下型に向けて押圧することで成形する。熱間鍛造を行う際には、下型及び上型を３００℃〜４００℃に予め加熱するとともに、アルミニウム合金等の金属素材も４００℃〜５００℃に予め加熱する。熱間鍛造方法によれば、複雑な形状の製品であっても、１回の鍛造工程で成形することができる。 A hot forging method is known as a method of plastic working a metal material. For example, as shown in Patent Document 1, the hot forging method is performed by placing a metal material on a lower mold and then pressing the upper mold toward the lower mold with a hydraulic press or the like. When performing hot forging, the lower die and the upper die are preheated to 300 ° C. to 400 ° C., and a metal material such as an aluminum alloy is preheated to 400 ° C. to 500 ° C. According to the hot forging method, even a product having a complicated shape can be formed by a single forging process.

図１２は、従来の鍛造用金型を示す断面図であって、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の断面図である。図１２の（ａ）に示すように、従来の鍛造用金型は、下型１０１と上型１０２とを有する。下型１０１には、鍛造品成形のための凹部１０３が形成されている。 12A and 12B are cross-sectional views showing a conventional forging die, where FIG. 12A is an overall cross-sectional view, and FIG. 12B is a cross-sectional view of portion A of FIG. As shown in FIG. 12A, the conventional forging die has a lower die 101 and an upper die 102. The lower mold 101 is formed with a recess 103 for forming a forged product.

特許第３８４６７９３号公報Japanese Patent No. 3846793

従来の鍛造用金型では、鍛造を繰り返すことによって、図１２の（ｂ）に示すように、凹部１０３の角部にひび割れ１０４が形成される可能性がある。鍛造する際に、上型１０２によって凹部１０３の底面に下向きの力が作用するとともに、押圧される金属素材によって凹部１０３の側壁にも内側から外側に向けて力が作用するため、ひび割れ１０４が発生すると考えられる。 In a conventional forging die, cracks 104 may be formed at the corners of the recess 103 as shown in FIG. When forging, a downward force acts on the bottom surface of the recess 103 by the upper mold 102, and a force acts on the side wall of the recess 103 from the inside to the outside by the pressed metal material. I think that.

また、従来の鍛造用金型では、金属素材の表面変質層が素形材に巻き込まれることがある。金属素材の表面変質層とは、具体的には例えばＤＣ鋳造ビレットにおけるシェル層、チル層、１，２層あるいは偏析層と呼ばれ、金属素材の内部とは金属組織等が異なる層のことを意味する。鍛造に先立って、この金属素材の表面変質層を切削等によって除去する必要があるため、製造工程が煩雑になるという問題があった。また、表面変質層が素形材の内部に混在すると、製品の性質を均一にすることができないという問題があった。 Further, in a conventional forging die, a surface-modified layer of a metal material may be caught in a base material. The surface-modified layer of metal material is specifically called a shell layer, chill layer, 1, 2 layer or segregation layer in a DC cast billet, and is a layer having a metal structure different from the inside of the metal material. means. Prior to forging, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated because it is necessary to remove the surface-modified layer of the metal material by cutting or the like. In addition, when the surface-modified layer is mixed in the raw material, there is a problem that the properties of the product cannot be made uniform.

このような観点から、本発明は、鍛造用金型の寿命を長くすることができるとともに、成形される素形材の内部に金属素材の表面変質層が混在し難い鍛造用金型及び熱間鍛造方法を提供することを目的とする。 From such a viewpoint, the present invention can prolong the life of the forging die, and the forging die and the hot die in which the surface modified layer of the metal material is difficult to be mixed inside the molded material. An object is to provide a forging method.

このような課題を解決する本発明は、下型及び上型を備えた鍛造用金型であって、前記下型は、キャビティを形成するための凹部を備えた母型と、前記母型に焼き嵌めされたリングと、を有し、前記凹部の底面の外周に、凹溝が形成されていることを特徴とする。 The present invention for solving such a problem is a forging die having a lower die and an upper die, wherein the lower die includes a mother die having a recess for forming a cavity, and the mother die. And a ring that is shrink-fitted, and a groove is formed on the outer periphery of the bottom surface of the recess.

かかる構成によれば、下型に焼き嵌めされたリングを備えているため、リングの熱収縮によって母型の外側から内側への力を作用させることができる。これにより、鍛造の際に凹部の側壁に作用する力に対抗することができるため、下型の凹部のひび割れを防ぎ、金型の寿命を長くすることができる。また、凹部の底面の外周に凹溝を設けることで、この凹溝に金属素材の表面変質層を逃がすことができる。これにより、表面変質層で成形される部分を素形材の表面にバリとして突出させることができる。よって、表面変質層が素形材の内部に巻き込まれないため、素形材の内部に表面変質層が混在し難い。 According to such a configuration, since the ring shrink-fitted to the lower die is provided, a force from the outside to the inside of the mother die can be applied by the thermal contraction of the ring. Thereby, since it can oppose the force which acts on the side wall of a recessed part in the forging, the crack of a recessed part of a lower mold | type can be prevented and the lifetime of a metal mold | die can be lengthened. Moreover, by providing a concave groove on the outer periphery of the bottom surface of the concave portion, the surface altered layer of the metal material can be released into the concave groove. Thereby, the part shape | molded by the surface alteration layer can be made to protrude as a burr | flash on the surface of a raw material. Therefore, since the surface-modified layer is not entangled inside the shaped material, it is difficult for the surface-modified layer to be mixed inside the shaped material.

また、前記母型の外周の側壁にヒーター挿入用穴が形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、下型にヒーターを容易に設置することができる。 Moreover, it is preferable that a heater insertion hole is formed in the outer peripheral side wall of the mother die. According to this configuration, the heater can be easily installed in the lower mold.

また、前記凹部の側壁と前記上型の外周に形成された窪みとで構成されたバリ形成用溝を有することが好ましい。バリ形成用溝によって余剰部分を予め成形すると、製品の隅部に欠肉等の欠陥が発生するのを防ぐことができる。 Moreover, it is preferable to have a burr forming groove composed of a side wall of the recess and a recess formed in the outer periphery of the upper mold. If the surplus portion is preliminarily formed by the burr forming groove, it is possible to prevent the occurrence of defects such as a lack of thickness at the corner of the product.

また、前記凹部の底面に、空気を排気するエアベントを設けたことが好ましい。かかる構成によれば、下型と上型とで構成されるキャビティ内の空気が効率よく排気されるため、キャビティの隅々までメタルを行きわたらせることができる。 Moreover, it is preferable that an air vent for exhausting air is provided on the bottom surface of the recess. According to such a configuration, since the air in the cavity constituted by the lower mold and the upper mold is efficiently exhausted, the metal can be distributed to every corner of the cavity.

また、前記凹部の底面は、表面粗さＲｚ２０μｍ〜４０μｍに粗面化されていることが好ましい。かかる構成によれば、メタルの流動速度を抑えることができるため、形状が複雑となる凹部の隅々までメタルを行きわたらせることができる。表面粗さがＲｚ２０μｍ未満であると、メタルの流動速度が速くなるため、パイピング等の欠陥が生じる可能性がある。また、表面粗さがＲｚ４０μｍより大きいと、メタルの流動速度が遅くなり、鍛造工程に要する時間が長くなる。 The bottom surface of the recess is preferably roughened to a surface roughness Rz of 20 μm to 40 μm. According to such a configuration, since the flow rate of the metal can be suppressed, the metal can be distributed to every corner of the concave portion having a complicated shape. If the surface roughness is less than Rz 20 μm, the flow rate of the metal is increased, so that defects such as piping may occur. On the other hand, when the surface roughness is larger than Rz 40 μm, the flow rate of the metal becomes slow and the time required for the forging process becomes long.

また、本発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の鍛造用金型を用いた熱間鍛造方法であって、前記下型に金属素材を配置する金属素材配置工程と、前記下型に対して上型を押圧する鍛造工程と、前記鍛造工程によって成形された素形材において、前記凹溝によって成形された凸部を切削する切削工程と、を含むことを特徴とする。 Further, the present invention is a hot forging method using the forging die according to any one of claims 1 to 5, wherein a metal material arranging step of arranging a metal material on the lower die; A forging step of pressing the upper die against the lower die, and a cutting step of cutting the convex portion formed by the concave groove in the shaped material formed by the forging step. To do.

かかる方法によれば、凹部の底面の外周に凹溝を設けているため、この凹溝に金属素材の表面変質層を逃がすことができる。これにより、熱間鍛造によって成形された素形材の表面に、表面変質層で成形される凸部をバリとして突出させることができる。切削工程でこの凸部を切削することで、均一な性質からなる素形材を成形することができる。 According to this method, since the concave groove is provided on the outer periphery of the bottom surface of the concave portion, the surface-modified layer of the metal material can be released into the concave groove. Thereby, the convex part shape | molded by a surface alteration layer can be made to protrude as a burr | flash on the surface of the shaping | molding material shape | molded by hot forging. By cutting the convex portion in the cutting process, a shaped material having a uniform property can be formed.

本発明に係る鍛造用金型及び熱間鍛造方法によれば、鍛造用金型の寿命を長くすることができるとともに、素形材の内部に金属素材の表面変質層が混在し難い。 According to the forging die and the hot forging method according to the present invention, the life of the forging die can be extended, and the surface alteration layer of the metal material is hardly mixed inside the base material.

本実施形態に係る鍛造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the forging apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る下型を示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the lower mold | type which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る下型を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。It is the figure which showed the lower mold | type which concerns on this embodiment, Comprising: (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図３の（ｂ）の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of (b) of FIG. 本実施形態に係る下型及び上型を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lower mold | type and upper mold | type which concern on this embodiment. 本実施形態に係る定量供給装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the fixed quantity supply apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る噴霧ノズル周りを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the spray nozzle periphery which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る作業工程を示すフローである。It is a flow which shows the work process which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る作業工程を示す断面図であって、（ａ）は金属素材配置工程、（ｂ）は鍛造工程を示す。It is sectional drawing which shows the operation | work process which concerns on this embodiment, Comprising: (a) shows a metal raw material arrangement | positioning process, (b) shows a forge process. 本実施形態に係る素形材（アルミニウム合金製スクロール素形材）を示す図であって、（ａ）は下側から見た斜視図、（ｂ）は上側から見た斜視図である。It is a figure which shows the base material (aluminum alloy scroll base material) which concerns on this embodiment, Comprising: (a) is the perspective view seen from the lower side, (b) is the perspective view seen from the upper side. 本実施形態に係る素形材（アルミニウム合金製ピストン素形材）を示す図であって、（ａ）は下側から見た斜視図、（ｂ）は、上側から見た斜視図である。It is a figure which shows the base material (aluminum alloy piston base material) which concerns on this embodiment, Comprising: (a) is the perspective view seen from the lower side, (b) is the perspective view seen from the upper side. 従来の鍛造用金型を示す断面図であって、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分の断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional metal mold | die for forging, Comprising: (a) is whole sectional drawing, (b) is sectional drawing of A part of (a).

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る鍛造装置１は、金型２と、金型２に向けて潤滑剤Ｊを噴霧する潤滑剤噴霧装置３とを有する。本実施形態では、この鍛造装置１を用いてアルミニウム合金製スクロールの素形材を成形する場合を例に説明する。スクロールは、例えば車両用エアーコンディショナーのコンプレッサーに用いられる部品である。まずは、金型２について説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The forging device 1 according to this embodiment includes a mold 2 and a lubricant spraying device 3 that sprays the lubricant J toward the mold 2. In the present embodiment, an example in which a forging device 1 is used to form an aluminum alloy scroll shape material will be described. The scroll is a component used in a compressor of a vehicle air conditioner, for example. First, the mold 2 will be described.

金型（熱間鍛造用金型）２は、図１に示すように、下型４と上型５とを備えている。上型５は、下型４に対して昇降可能に形成されるとともに所定の押圧力で下型４を押圧することができるように形成されている。 The die (hot forging die) 2 includes a lower die 4 and an upper die 5 as shown in FIG. The upper mold 5 is formed so as to be movable up and down with respect to the lower mold 4 and is formed so that the lower mold 4 can be pressed with a predetermined pressing force.

下型４は、図２に示すように、母型６と、母型６に焼き嵌めされるリング７とを有する。母型６は、工具鋼からなり、大径部８と、大径部８と同心で形成された中径部９と、中径部９と同心で形成された小径部１０とを備えている。中径部９の側壁９ａには、図示しないヒーターを挿入するためのヒーター挿入用穴１１が形成されている。ヒーター挿入用穴１１の設置数は特に制限されないが、本実施形態では二箇所に形成している。 As shown in FIG. 2, the lower die 4 includes a mother die 6 and a ring 7 that is shrink-fitted to the mother die 6. The mother die 6 is made of tool steel, and includes a large diameter portion 8, a medium diameter portion 9 formed concentrically with the large diameter portion 8, and a small diameter portion 10 formed concentrically with the medium diameter portion 9. . A heater insertion hole 11 for inserting a heater (not shown) is formed in the side wall 9 a of the medium diameter portion 9. The number of heater insertion holes 11 is not particularly limited, but is formed in two places in this embodiment.

大径部８及び中径部９は、略円柱状を呈する。小径部１０は、リング状を呈する。中径部９の上面９ｂと、小径部１０の側壁１０ａとで段部１２が形成されている。段部１２は、小径部１０の外周の全長に亘って形成されている。中径部９と小径部１０の内部には、素形材を成形するための凹部１３が形成されている。 The large diameter portion 8 and the medium diameter portion 9 have a substantially cylindrical shape. The small diameter portion 10 has a ring shape. A step portion 12 is formed by the upper surface 9 b of the medium diameter portion 9 and the side wall 10 a of the small diameter portion 10. The step portion 12 is formed over the entire length of the outer periphery of the small diameter portion 10. In the inside of the medium diameter portion 9 and the small diameter portion 10, a recess 13 for forming a shaped material is formed.

リング７は、リング状を呈する部材であって、母型６と同じ材料で形成されている。リング７は、リング７を加熱した後に、母型６の段部１２に挿入される部材である。熱収縮によってリング７が熱収縮することにより、小径部１０の外側から内側に向けて力を作用させることができる。 The ring 7 is a ring-shaped member and is formed of the same material as the mother die 6. The ring 7 is a member that is inserted into the step portion 12 of the mother die 6 after the ring 7 is heated. When the ring 7 is thermally contracted by thermal contraction, a force can be applied from the outside to the inside of the small diameter portion 10.

リング７の内径は、常温時においては小径部１０の外径よりも若干小さく形成されている。焼き嵌めを行う際の加熱温度や締め代については、特に制限されないが、本実施形態では、リング７を５００℃で３０分加熱して熱膨張させた後、小径部１０に嵌めている。また、本実施形態では、締め代を０．２％に設定している。常温時のリング７の内径を内径Ｄ’とし、常温時の小径部１０の外径を外径Ｄとすると、締め代＝｛（Ｄ−Ｄ’）／Ｄ｝×１００（％）で求められる。 The inner diameter of the ring 7 is formed slightly smaller than the outer diameter of the small diameter portion 10 at normal temperature. The heating temperature and tightening allowance when performing shrink fitting are not particularly limited, but in the present embodiment, the ring 7 is heated at 500 ° C. for 30 minutes to be thermally expanded and then fitted to the small diameter portion 10. In the present embodiment, the tightening margin is set to 0.2%. When the inner diameter of the ring 7 at normal temperature is defined as the inner diameter D ′ and the outer diameter of the small diameter portion 10 at normal temperature is defined as the outer diameter D, the tightening allowance = {(D−D ′) / D} × 100 (%). .

図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１３は、素形材（アルミニウム合金製スクロール）のフランジ部を成形する第一凹部１４と、第一凹部１４よりもさらに深く凹設され素形材の渦巻壁部を成形する第二凹部１５とを有する。第一凹部１４は、小径部１０の上面から所定の深さで略円柱状を呈するように凹設されている。第一凹部１４には、底面１４ａと側壁１４ｂとが形成されている。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the recess 13 has a first recess 14 for forming a flange portion of a base material (aluminum alloy scroll) and a deeper recess than the first recess 14. And a second recess 15 for forming the spiral wall portion of the base material. The first recessed portion 14 is recessed so as to exhibit a substantially cylindrical shape with a predetermined depth from the upper surface of the small diameter portion 10. A bottom surface 14 a and a side wall 14 b are formed in the first recess 14.

第二凹部１５は、第一凹部１４の底面１４ａから下方に所定の幅で渦巻き状に凹設されている。第二凹部１５の底面１５ａには、大径部８の下面８ａに連通するエアベント１６が形成されている。エアベント１６の個数は特に制限されないが、本実施形態では１０個形成している。 The second recess 15 is recessed in a spiral shape with a predetermined width downward from the bottom surface 14a of the first recess 14. An air vent 16 communicating with the lower surface 8 a of the large diameter portion 8 is formed on the bottom surface 15 a of the second recess 15. The number of air vents 16 is not particularly limited, but is 10 in this embodiment.

図４に示すように、第一凹部１４の底面１４ａの外周の全長に亘って凹溝１７が形成されている。凹溝１７は、本実施形態では断面半円弧状を呈する。凹溝１７は、後記する金属素材の表面変質層を逃がす部位である。また、鍛造工程の際に、金属素材のメタルフローを凹溝１７で止めることができるため、いわゆるピン止め効果を奏することができる。凹溝１７の形状や深さについては特に制限されるものではない。 As shown in FIG. 4, a concave groove 17 is formed over the entire length of the outer periphery of the bottom surface 14 a of the first concave portion 14. The concave groove 17 has a semicircular arc shape in the present embodiment. The concave groove 17 is a part for escaping a surface altered layer of a metal material described later. In addition, since the metal flow of the metal material can be stopped by the concave groove 17 during the forging process, a so-called pinning effect can be achieved. The shape and depth of the concave groove 17 are not particularly limited.

第一凹部１４の底面１４ａ（凹溝１７の底面も含む）は、本実施形態では表面粗さＲｚ２０μｍ〜４０μｍ、に粗面化されている。表面粗さとは、荒さ曲線の基準長さ毎の山頂の高い方から５点、谷底かの低い方から５点を選び、その平均高さで求められる。底面１４ａを粗面化させてメタルの流動を抑えることで、底面１４ａや凹溝１７の隅々までメタルを行きわたらせることができる。表面粗さがＲｚ２０μｍ未満であると、メタルの流動速度が速くなるため、隅部にメタルが行きわたらずにパイピング等の欠陥が生じる可能性がある。また、表面粗さがＲｚ４０μｍより大きいと、メタルの流動速度が遅くなり、鍛造工程に要する時間が長くなる。なお、第一凹部１４の側壁１４ｂ、第二凹部１５の底面１５ａ及び側壁１５ｂを粗面化させてもよい。表面粗さは、Ｒｚ２５μｍ〜３５μｍに設定するのがより好ましい。 In the present embodiment, the bottom surface 14a of the first concave portion 14 (including the bottom surface of the concave groove 17) is roughened to a surface roughness Rz of 20 μm to 40 μm. The surface roughness is determined from the average height of 5 points from the highest peak of the peak and 5 points from the lowest valley bottom for each reference length of the roughness curve. By roughening the bottom surface 14a and suppressing the flow of the metal, the metal can be spread to every corner of the bottom surface 14a and the groove 17. When the surface roughness is less than Rz 20 μm, the flow rate of the metal increases, so that there is a possibility that defects such as piping may occur without the metal reaching the corner. On the other hand, when the surface roughness is larger than Rz 40 μm, the flow rate of the metal becomes slow and the time required for the forging process becomes long. In addition, you may roughen the side wall 14b of the 1st recessed part 14, the bottom face 15a of the 2nd recessed part 15, and the side wall 15b. The surface roughness is more preferably set to Rz 25 μm to 35 μm.

上型５は、図５に示すように、基部２１と、基部２１から下方に突出したポンチ部２２とを有する。上型５は、工具鋼で形成されている。ポンチ部２２は、下型４の第一凹部１４に嵌る部位である。基部２１の側壁２８には、ヒーター挿入用穴２９，２９が形成されている。 As shown in FIG. 5, the upper mold 5 includes a base portion 21 and a punch portion 22 that protrudes downward from the base portion 21. The upper mold 5 is made of tool steel. The punch portion 22 is a portion that fits into the first recess 14 of the lower mold 4. Heater insertion holes 29 and 29 are formed in the side wall 28 of the base 21.

ポンチ部２２の外径は、下型４の第一凹部１４の外径と略同等に形成されている。ポンチ部２２の下面２２ａには、素形材の筒状部を成形する凹部２３が凹設されている。ポンチ部２２の外周には、内側に凹んだ窪み２４が形成されている。ポンチ部２２の窪み２４と下型４の第一凹部１４の側壁１４ｂとでバリ形成用溝２６が形成される。バリ形成用溝２６は、所定の幅で第一凹部１４の全周に亘って形成されている。なお、下型４の凹部１３と上型５の凹部２３とで形成された空間をキャビティ２７とも言う。 The outer diameter of the punch portion 22 is formed substantially equal to the outer diameter of the first recess 14 of the lower mold 4. On the lower surface 22 a of the punch portion 22, a concave portion 23 for forming a cylindrical portion of the base material is formed. On the outer periphery of the punch portion 22, a recess 24 recessed inward is formed. A burr forming groove 26 is formed by the recess 24 of the punch portion 22 and the side wall 14 b of the first recess 14 of the lower mold 4. The burr forming groove 26 is formed over the entire circumference of the first recess 14 with a predetermined width. A space formed by the recess 13 of the lower mold 4 and the recess 23 of the upper mold 5 is also referred to as a cavity 27.

本実施形態では、金型２を前記したように形成したが、形状や材料はこれに限定されるものではない。リング７の高さは、本実施形態では、第一凹部１４の深さよりも大きく設定したが、下型４の大きさや焼き嵌めの締め代等を考慮して適宜設定すればよい。また、凹溝１７は、本実施形態では、第一凹部１４の全周に亘って形成したが、断続的に設けてもよい。 In this embodiment, although the metal mold | die 2 was formed as mentioned above, a shape and material are not limited to this. In the present embodiment, the height of the ring 7 is set to be greater than the depth of the first recess 14, but may be set as appropriate in consideration of the size of the lower mold 4, shrinkage allowance, and the like. Moreover, although the ditch | groove 17 was formed over the perimeter of the 1st recessed part 14 in this embodiment, you may provide intermittently.

次に、潤滑剤噴霧装置３について説明する。潤滑剤噴霧装置３は、図１に示すように、不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段３１と、潤滑剤Ｊを供給する潤滑剤供給手段３２と、潤滑剤Ｊを噴霧する噴霧ノズル３３と、噴霧ノズル３３を移動させる噴霧ノズル移動手段３４と、不活性ガス噴射手段３５とを主に備えている。 Next, the lubricant spray device 3 will be described. As shown in FIG. 1, the lubricant spraying device 3 includes an inert gas supply unit 31 that supplies an inert gas, a lubricant supply unit 32 that supplies a lubricant J, and a spray nozzle 33 that sprays the lubricant J. And a spray nozzle moving means 34 for moving the spray nozzle 33 and an inert gas injection means 35 are mainly provided.

不活性ガス供給手段３１は、エアコンプレッサー及び窒素ガス発生装置等を備えており、圧縮した窒素ガスを各装置に圧送可能に形成されている。不活性ガスは、本実施形態では窒素ガスを用いるが、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガスの単体又はこれらの混合ガスであってもよい。窒素を用いると、調達も容易であるし、比較的安価に供給することができる The inert gas supply means 31 includes an air compressor, a nitrogen gas generator, and the like, and is formed so that compressed nitrogen gas can be pumped to each device. Nitrogen gas is used as the inert gas in this embodiment, but it may be a simple substance of inert gas such as carbon dioxide or argon, or a mixed gas thereof. When nitrogen is used, it is easy to procure and can be supplied at a relatively low cost.

潤滑剤供給手段３２は、本実施形態では、潤滑剤タンク３６と、定量供給装置３７とを有する。潤滑剤タンク３６は、潤滑剤Ｊを貯留するタンクである。潤滑剤Ｊは、本実施形態では、黒鉛と機械油を混合して生成している。潤滑剤Ｊの種類は特に制限されるものではなく、溶媒である機械油、灯油、鉱物油等に対して、黒鉛、水ガラス、ステアリン酸、亜鉛等を溶解させたものであればよい。 In this embodiment, the lubricant supply means 32 includes a lubricant tank 36 and a fixed amount supply device 37. The lubricant tank 36 is a tank that stores the lubricant J. In this embodiment, the lubricant J is generated by mixing graphite and machine oil. The type of the lubricant J is not particularly limited, and any lubricant may be used as long as graphite, water glass, stearic acid, zinc, or the like is dissolved in machine oil, kerosene, mineral oil or the like as a solvent.

潤滑剤タンク３６と不活性ガス供給手段３１とは管路Ｄ１を介して連結されている。管路Ｄ１の端部は、潤滑剤タンク３６の中空部に臨んでいる。潤滑剤タンク３６と定量供給装置３７とは管路Ｄ２を介して連結されている。管路Ｄ２の潤滑剤タンク３６側の端部は潤滑剤Ｊの液中に臨んでいる。 The lubricant tank 36 and the inert gas supply means 31 are connected via a pipeline D1. The end portion of the pipe line D1 faces the hollow portion of the lubricant tank 36. The lubricant tank 36 and the fixed amount supply device 37 are connected via a pipeline D2. The end of the conduit D2 on the lubricant tank 36 side faces the lubricant J liquid.

管路Ｄ１から潤滑剤タンク３６の中空部に送気された不活性ガス（以下、単に「ガス」ともいう）は、潤滑剤Ｊの液面を押圧し、管路Ｄ２に潤滑剤Ｊを供給する。管路Ｄ１には電磁弁Ｆ１が配置されており、所定量のガスが潤滑剤タンク３６内に供給されるように形成されている。電磁弁Ｆ１は、図示しない制御装置に接続されている。電磁弁Ｆ１は、本実施形態では、管路Ｄ２内に潤滑剤Ｊが常に満たされるように構成されている。 The inert gas (hereinafter also simply referred to as “gas”) sent from the pipe D1 to the hollow portion of the lubricant tank 36 presses the liquid level of the lubricant J, and supplies the lubricant J to the pipe D2. To do. An electromagnetic valve F 1 is disposed in the pipe line D 1 and is formed so that a predetermined amount of gas is supplied into the lubricant tank 36. The electromagnetic valve F1 is connected to a control device (not shown). In the present embodiment, the solenoid valve F1 is configured such that the pipeline J is always filled with the lubricant J.

定量供給装置３７は、一定量の潤滑剤Ｊを噴霧ノズル３３に供給する装置である。図６に示すように、定量供給装置３７は、本実施形態では、上型用噴霧ノズルに定量の潤滑剤Ｊを供給する上型用定量供給装置４１と、下型用噴霧ノズルに定量の潤滑剤Ｊを供給する下型用定量供給装置４２とを備えている。 The fixed amount supply device 37 is a device that supplies a certain amount of the lubricant J to the spray nozzle 33. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the fixed amount supply device 37 includes a fixed amount supply device 41 for supplying a fixed amount of lubricant J to the spray nozzle for upper die and a fixed amount of lubrication for the spray nozzle for lower die. And a lower mold quantitative supply device 42 for supplying the agent J.

上型用定量供給装置４１は、本体４３の中に形成された油室４４と、ピストン４６を備えた空気室４５と、空気室４５内を移動するピストン４６と、ピストン４６の移動を調節するストッパピン５０とを主に備えている。 The upper mold constant supply device 41 adjusts the movement of the oil chamber 44 formed in the main body 43, the air chamber 45 including the piston 46, the piston 46 moving in the air chamber 45, and the piston 46. A stopper pin 50 is mainly provided.

油室４４は、所定量の潤滑剤Ｊが貯留される空間である。油室４４は、管路Ｄ２を介して潤滑剤タンク３６（図１参照）に連結されている。管路Ｄ２には、これを開閉するための電磁弁Ｆ２が配置されている。電磁弁Ｆ２は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、管路Ｄ２を潤滑剤Ｊが流通可能な開状態と、潤滑剤Ｊの流通を遮断する閉状態とに切り替える。電磁弁Ｆ２が潤滑剤Ｊを１回に供給する量は、本実施形態では、後記する１回の噴霧工程で上型５に対して塗布する量に設定されている。また、電磁弁Ｆ２は、油室４４内の潤滑剤Ｊがピストン４６で押し出された後に開弁して新たな潤滑剤Ｊを油室４４内に供給するように構成されている。 The oil chamber 44 is a space in which a predetermined amount of the lubricant J is stored. The oil chamber 44 is connected to the lubricant tank 36 (see FIG. 1) via a pipeline D2. An electromagnetic valve F2 for opening and closing the pipe D2 is disposed. The solenoid valve F2 is connected to a control device (not shown), and based on a control signal from the control device, the solenoid valve F2 is in an open state in which the lubricant J can flow and a closed state in which the lubricant J is shut off. Switch to. In the present embodiment, the amount that the electromagnetic valve F2 supplies the lubricant J at one time is set to an amount that is applied to the upper mold 5 in a single spraying process that will be described later. The solenoid valve F 2 is configured to open after the lubricant J in the oil chamber 44 is pushed out by the piston 46 and supply new lubricant J into the oil chamber 44.

管路Ｄ２には油室４４への流入のみを許容するチェックバルブ４７を設けており、潤滑剤Ｊの逆流を防止している。油室４４におけるピストン４６と対向する壁には、上型用噴霧ノズル５１（図７参照）に通ずる管路Ｄ３が連通している。 A check valve 47 that allows only inflow into the oil chamber 44 is provided in the pipe line D2, and the backflow of the lubricant J is prevented. A pipe line D3 communicating with the upper mold spray nozzle 51 (see FIG. 7) communicates with a wall of the oil chamber 44 facing the piston 46.

空気室４５は、ピストン４６の大径部によって第一気体室４５ａと第二気体室４５ｂとに隔てられている。第一気体室４５ａは、管路Ｄ４を介して不活性ガス供給手段３１に連結されている。管路Ｄ４には、電磁弁Ｆ３が配置されている。電磁弁Ｆ３は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、管路Ｄ４をガスが流通可能な開状態と、ガスの流通を遮断する閉状態とに切り替える。電磁弁Ｆ３のガスの供給量は、本実施形態では、後記する１回の噴霧工程で上型５に対して供給する潤滑量Ｊの量と同等に設定されている。また、電磁弁Ｆ３は、上型５に対して潤滑剤Ｊ（潤滑剤Ｊと不活性ガスの混合物）を噴霧するときに開弁し、第一気体室４５ａへガスを供給するように構成されている。 The air chamber 45 is divided into a first gas chamber 45 a and a second gas chamber 45 b by a large diameter portion of the piston 46. The first gas chamber 45a is connected to the inert gas supply means 31 through a pipe line D4. An electromagnetic valve F3 is disposed in the pipe line D4. The electromagnetic valve F3 is connected to a control device (not shown), and switches between the open state in which the gas can flow through the pipe D4 and the closed state in which the gas flow is blocked based on a control signal from the control device. In this embodiment, the gas supply amount of the electromagnetic valve F3 is set to be equal to the amount of the lubrication amount J supplied to the upper mold 5 in a single spraying process described later. The electromagnetic valve F3 is configured to open when spraying the lubricant J (mixture of the lubricant J and inert gas) onto the upper mold 5 and supply gas to the first gas chamber 45a. ing.

第二気体室４５ｂには、外部と連通する連通孔４９が形成されている。ピストン４６が移動した際に、第二気体室４５ｂ内の空気が連通孔４９を介して排出される。 A communication hole 49 that communicates with the outside is formed in the second gas chamber 45b. When the piston 46 moves, the air in the second gas chamber 45 b is discharged through the communication hole 49.

ピストン４６は、Ｔ字状を呈し、管路Ｄ４から供給されるガスによって、油室４４及び空気室４５内を移動する。ピストン４６の一端側は、油室４４に臨んでいる。 The piston 46 has a T-shape and moves in the oil chamber 44 and the air chamber 45 by the gas supplied from the pipe line D4. One end of the piston 46 faces the oil chamber 44.

ストッパピン５０は、周囲にネジ溝を備えており、本体４３に螺合されている。ストッパピン５０の先端は、ピストン４６が後進した際に、ピストン４６の他端側に当接する。ストッパピン５０の位置を調節することで、ピストン４６の移動量を調節することができる。 The stopper pin 50 has a thread groove around it and is screwed into the main body 43. The tip of the stopper pin 50 contacts the other end of the piston 46 when the piston 46 moves backward. By adjusting the position of the stopper pin 50, the moving amount of the piston 46 can be adjusted.

次に、上型用定量供給装置４１の作用について説明する。管路Ｄ１から潤滑剤タンク３６内に供給されるガスで潤滑剤Ｊの圧力で液面が押されており、管路Ｄ２内は、潤滑剤Ｊで充満している。 Next, the operation of the upper mold quantitative supply device 41 will be described. The liquid level is pushed by the pressure of the lubricant J with the gas supplied from the pipeline D1 into the lubricant tank 36, and the pipeline D2 is filled with the lubricant J.

電磁弁Ｆ２を開弁すると、油室４４内に所定量の潤滑剤Ｊが供給される。そして、第一気体室４５ａに管路Ｄ４からガスが供給されることで、ピストン４６が油室４４方向に移動し、油室４４内の潤滑剤Ｊが管路Ｄ３（上型用噴霧ノズル５１）に押し出される。 When the electromagnetic valve F 2 is opened, a predetermined amount of lubricant J is supplied into the oil chamber 44. The gas is supplied from the pipe D4 to the first gas chamber 45a, so that the piston 46 moves in the direction of the oil chamber 44, and the lubricant J in the oil chamber 44 moves to the pipe D3 (upper spray nozzle 51). ).

油室４４に、管路Ｄ２から新たな潤滑剤Ｊが供給されると、ピストン４６がストッパピン５０に当接する位置まで後進する。そして、第一気体室４５ａに管路Ｄ４からガスが供給されることで、ピストン４６が移動し、再度油室４４内の潤滑剤Ｊが管路Ｄ３（上型用噴霧ノズル５１）に押し出される。以上の動作を繰り返すことで一定量の潤滑剤Ｊを上型用噴霧ノズル５１へ供給することができる。 When a new lubricant J is supplied to the oil chamber 44 from the pipe D2, the piston 46 moves backward to a position where it comes into contact with the stopper pin 50. When the gas is supplied from the pipe D4 to the first gas chamber 45a, the piston 46 moves, and the lubricant J in the oil chamber 44 is pushed out again to the pipe D3 (upper spray nozzle 51). . By repeating the above operation, a certain amount of lubricant J can be supplied to the upper spray nozzle 51.

下型用定量供給装置４２は、一定量の潤滑剤Ｊを下型用噴霧ノズル５２へ供給する装置である。下型用定量供給装置４２は、上型用定量供給装置４１と略同等の構成であるため、同じ部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、下型用定量供給装置４２と不活性ガス供給手段３１とを連結する流路を管路Ｄ６とし、下型用定量供給装置４２と下型用噴霧ノズル５２を連結する流路を管路Ｄ５とする。また、管路Ｄ２の下型用定量供給装置４２に臨む部位に設けられた電磁弁を電磁弁Ｆ４とし、管路Ｄ６に設けられた電磁弁を電磁弁Ｆ５とする。 The lower mold constant supply device 42 is a device that supplies a certain amount of lubricant J to the lower mold spray nozzle 52. Since the lower mold constant supply device 42 has substantially the same configuration as the upper mold fixed supply device 41, the same parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The flow path connecting the lower mold constant supply device 42 and the inert gas supply means 31 is a pipe D6, and the flow path connecting the lower mold quantitative supply apparatus 42 and the lower mold spray nozzle 52 is a pipe line. D5. In addition, an electromagnetic valve provided in a portion facing the lower mold constant supply device 42 of the pipe line D2 is an electromagnetic valve F4, and an electromagnetic valve provided in the pipe line D6 is an electromagnetic valve F5.

噴霧ノズル３３は、図７に示すように、上型用噴霧ノズル５１と下型用噴霧ノズル５２とを有している。上型用噴霧ノズル５１は、保持部５３と、基体部５４と、ノズル５５とを有している。上型用噴霧ノズル５１は、上型５に対して潤滑剤Ｊと不活性ガスの混合物を噴霧する。 As shown in FIG. 7, the spray nozzle 33 includes an upper mold spray nozzle 51 and a lower mold spray nozzle 52. The upper mold spray nozzle 51 includes a holding portion 53, a base portion 54, and a nozzle 55. The upper mold spray nozzle 51 sprays a mixture of the lubricant J and an inert gas onto the upper mold 5.

保持部５３は、噴霧ノズル移動手段３４に保持される部位である。保持部５３の基端側は、潤滑剤Ｊを搬送する管路Ｄ３を介して定量供給装置３７に連結されている。また、保持部５３の基端側は、ガス（不活性ガス）を搬送する管路Ｄ７を介して不活性ガス供給手段３１（図１参照）に連結されている。管路Ｄ７には、電磁弁Ｆ７が配置されている。 The holding part 53 is a part held by the spray nozzle moving means 34. The proximal end side of the holding portion 53 is connected to the fixed amount supply device 37 via a pipeline D3 that conveys the lubricant J. Further, the proximal end side of the holding portion 53 is connected to the inert gas supply means 31 (see FIG. 1) via a pipe line D7 that conveys gas (inert gas). An electromagnetic valve F7 is disposed in the pipe line D7.

電磁弁Ｆ７は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、管路Ｄ７をガスが流通可能な開状態と、ガスの流通を遮断する閉状態とに切り替える。電磁弁Ｆ７のガスの一回の供給量は、本実施形態では、後記する１回の噴霧工程で上型５に対して供給する量に設定されている。また、電磁弁Ｆ７は、後記する噴霧工程のときに上型用噴霧ノズル５１へガスを供給するように構成されている。なお、管路Ｄ３及び管路Ｄ７は、少なくとも保持部５３付近では可撓性部材で形成されている。 The solenoid valve F7 is connected to a control device (not shown), and switches between the open state in which the gas can flow through the pipe D7 and the closed state in which the gas flow is blocked based on a control signal from the control device. In the present embodiment, the amount of gas supplied to the solenoid valve F7 once is set to the amount supplied to the upper mold 5 in a single spraying process described later. Further, the solenoid valve F7 is configured to supply gas to the upper mold spray nozzle 51 during a spraying process to be described later. The pipe line D3 and the pipe line D7 are formed of a flexible member at least in the vicinity of the holding portion 53.

基体部５４は、保持部５３とノズル５５の間に形成される部位であって、内部に混合部５６が形成されている。混合部５６には、管路Ｄ３及び管路Ｄ７が連結されている。混合部５６では管路Ｄ３から供給された潤滑剤Ｊと管路Ｄ７から供給されたガス（不活性ガス）とが混合される。混合部５６で混合された混合物は、ノズル５５を介して外部に噴霧される。 The base portion 54 is a portion formed between the holding portion 53 and the nozzle 55, and a mixing portion 56 is formed therein. A pipe D3 and a pipe D7 are connected to the mixing unit 56. In the mixing unit 56, the lubricant J supplied from the pipe D3 and the gas (inert gas) supplied from the pipe D7 are mixed. The mixture mixed in the mixing unit 56 is sprayed to the outside through the nozzle 55.

下型用噴霧ノズル５２は、下型４に対して潤滑剤Ｊと不活性ガスの混合物を噴霧する。下型用噴霧ノズル５２は、上型用噴霧ノズル５１と噴霧方向を除いて略同等であるため詳細な説明は省略する。なお、下型用噴霧ノズル５２の保持部５３の基端側は、潤滑剤Ｊを搬送する管路Ｄ５を介して定量供給装置３７に連結されている。また、下型用噴霧ノズル５２の保持部５３の基端側は、ガスを搬送する管路Ｄ８（図１参照）を介して不活性ガス供給手段３１に連結されている。管路Ｄ８には、電磁弁Ｆ８が配置されている。電磁弁Ｆ８は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、管路Ｄ８をガスが流通可能な開状態と、ガスの流通を遮断する閉状態とに切り替える。 The lower mold spray nozzle 52 sprays a mixture of the lubricant J and an inert gas onto the lower mold 4. Since the lower mold spray nozzle 52 is substantially the same as the upper mold spray nozzle 51 except for the spray direction, detailed description thereof is omitted. Note that the base end side of the holding portion 53 of the lower mold spray nozzle 52 is connected to a fixed amount supply device 37 via a pipeline D5 that conveys the lubricant J. Further, the proximal end side of the holding portion 53 of the lower mold spray nozzle 52 is connected to the inert gas supply means 31 via a pipe line D8 (see FIG. 1) for transporting gas. An electromagnetic valve F8 is disposed in the pipe line D8. The electromagnetic valve F8 is connected to a control device (not shown), and switches between the open state in which the gas can flow through the pipe D8 and the closed state in which the gas flow is blocked based on a control signal from the control device.

噴霧ノズル移動手段３４は、図７に示すように、エアシリンダ６１と、アーム６２とを有する。エアシリンダ６１は、管路Ｄ９（図１参照）を介して不活性ガス供給手段３１と連結されている。管路Ｄ９には、電磁弁Ｆ９が配置されている。電磁弁Ｆ９は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、管路Ｄ９をガスが流通可能な開状態と、ガスの流通を遮断する閉状態とに切り替える。 The spray nozzle moving means 34 has an air cylinder 61 and an arm 62 as shown in FIG. The air cylinder 61 is connected to the inert gas supply means 31 via a pipeline D9 (see FIG. 1). An electromagnetic valve F9 is disposed in the pipe line D9. The electromagnetic valve F9 is connected to a control device (not shown), and switches between the open state in which the gas can flow through the pipe D9 and the closed state in which the gas flow is blocked based on a control signal from the control device.

アーム６２は、上型用噴霧ノズル５１及び下型用噴霧ノズル５２の保持部５３，５３とエアシリンダ６１とを連結している。アーム６２は、管路Ｄ９から供給されるガスによって、エアシリンダ６１に対して相対的に移動可能に形成されている。アーム６２（噴霧ノズル３３）は、下型４及び上型５が離間しているときに、噴霧ノズル３３が下型４と上型５の間に位置するように前進し、噴霧工程を行った後、上型５の昇降に干渉しない位置まで後進するように構成されている。 The arm 62 connects the holding portions 53 and 53 of the upper mold spray nozzle 51 and the lower mold spray nozzle 52 to the air cylinder 61. The arm 62 is formed to be movable relative to the air cylinder 61 by the gas supplied from the pipe D9. When the lower mold 4 and the upper mold 5 are separated from each other, the arm 62 (spray nozzle 33) moves forward so that the spray nozzle 33 is positioned between the lower mold 4 and the upper mold 5 to perform the spraying process. After that, it is configured to move backward to a position where it does not interfere with the elevation of the upper mold 5.

不活性ガス噴射手段３５は、図１に示すように、上型用不活性ガス噴射手段７１及び下型用不活性ガス噴射手段７２を有する。 As shown in FIG. 1, the inert gas injection means 35 includes an upper mold inert gas injection means 71 and a lower mold inert gas injection means 72.

上型用不活性ガス噴射手段７１は、上型５に対して不活性ガスを噴射する装置である。上型用不活性ガス噴射手段７１は、基部７３と、基部７３に接続された供給管７４と、供給管７４の先端に形成された噴射部７５とを有する。 The upper mold inert gas injection means 71 is an apparatus for injecting an inert gas to the upper mold 5. The upper mold inert gas injection means 71 includes a base 73, a supply pipe 74 connected to the base 73, and an injection part 75 formed at the tip of the supply pipe 74.

基部７３は、管路Ｄ１０を介して不活性ガス供給手段３１に連結されている。管路Ｄ１０には、電磁弁Ｆ１０が配置されている。電磁弁Ｆ１０は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、電磁弁Ｆ１０をガスが流通可能な開状態と、ガスの流通を遮断する閉状態とに切り替える。上型用不活性ガス噴射手段７１の１回の噴射量は、本実施形態では、上型５のポンチ部２２周りが不活性ガス雰囲気になる程度に設定されている。また、上型用不活性ガス噴射手段７１は、後記する噴霧工程が終わった後から、上型５が上型用不活性ガス噴射手段７１の噴射部７５を通過するまで噴射するように構成されている。 The base 73 is connected to the inert gas supply means 31 through the pipe line D10. An electromagnetic valve F10 is disposed in the pipe line D10. The solenoid valve F10 is connected to a control device (not shown), and switches the solenoid valve F10 between an open state in which gas can flow and a closed state in which the gas flow is blocked based on a control signal from the control device. In this embodiment, the injection amount of the upper mold inert gas injection means 71 is set to such an extent that the periphery of the punch portion 22 of the upper mold 5 is in an inert gas atmosphere. Further, the upper mold inert gas injection means 71 is configured to inject until the upper mold 5 passes through the injection portion 75 of the upper mold inert gas injection means 71 after the spraying step described later is finished. ing.

下型用不活性ガス噴射手段７２は、下型４に対して不活性ガスを噴射する装置である。下型用不活性ガス噴射手段７２は、基部７３と、基部７３に接続された供給管７４と、供給管７４の先端に形成された噴射部７５とを有する。 The lower mold inert gas injection means 72 is a device for injecting an inert gas to the lower mold 4. The lower mold inert gas injection means 72 includes a base 73, a supply pipe 74 connected to the base 73, and an injection part 75 formed at the tip of the supply pipe 74.

基部７３は、管路Ｄ１１を介して不活性ガス供給手段３１に連結されている。管路Ｄ１１には、電磁弁Ｆ１１に配置されている。電磁弁Ｆ１１は、図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの制御信号に基づいて、電磁弁Ｆ１１をガスが流通可能な開状態と、ガスの流通を遮断する閉状態とに切り替える。下型用不活性ガス噴射手段７２は、後記する噴霧工程が終わった後から、鍛造工程を経て上型５が上昇し終えるまで連続的に噴射して、下型４の周りが不活性雰囲気になるように構成されている。 The base 73 is connected to the inert gas supply means 31 through a pipe line D11. An electromagnetic valve F11 is disposed in the pipeline D11. The solenoid valve F11 is connected to a control device (not shown), and switches the solenoid valve F11 between an open state in which gas can flow and a closed state in which the gas flow is blocked based on a control signal from the control device. The lower mold inert gas injection means 72 continuously injects after the spraying process, which will be described later, is finished, until the upper mold 5 finishes rising through the forging process, and the lower mold 4 has an inert atmosphere. It is comprised so that it may become.

潤滑剤噴霧装置３は、前記したように構成したが、これに限定されるものではない。各装置への潤滑剤Ｊ及びガスの供給量、タイミング等は適宜設定可能である。また、本実施形態では、不活性ガス噴射手段３５によって不活性ガスを金型２に対して噴射するように形成したが、これに限定されるものではなく、金型２の下型４と上型５の間の空間及び金型２のいずれか一方に向けて不活性ガスを噴射するように構成すればよい。 The lubricant spray device 3 is configured as described above, but is not limited thereto. The supply amount of lubricant J and gas to each device, timing, and the like can be set as appropriate. Further, in the present embodiment, the inert gas injection means 35 is formed so as to inject the inert gas onto the mold 2. However, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to comprise so that an inert gas may be injected toward either the space between the type | molds 5 and the metal mold | die 2. FIG.

また、例えば上型用不活性ガス噴射手段７１を上型５の昇降に追従して移動するように構成してもよい。これにより、上型５の動作中に上型５に対して不活性ガスを噴射し続けることができる。 Further, for example, the upper mold inert gas injection means 71 may be configured to move following the elevation of the upper mold 5. Thereby, the inert gas can be continuously injected to the upper mold 5 during the operation of the upper mold 5.

次に、前記した鍛造装置１の鍛造工程について説明する。鍛造工程は、本実施形態では図示しない制御装置によって実行される。図８は、本実施形態に係る作業工程を示すフローである。当初、鍛造装置１の上型５は、下型４に対して上昇しているものとする。また、下型４及び上型５は図示しないヒーターによって３００℃〜４００℃に予め加熱されている。 Next, the forging process of the forging device 1 described above will be described. A forging process is performed by the control apparatus which is not illustrated in this embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing a work process according to the present embodiment. Initially, it is assumed that the upper die 5 of the forging device 1 is raised with respect to the lower die 4. The lower mold 4 and the upper mold 5 are preheated to 300 ° C. to 400 ° C. by a heater (not shown).

まず、ステップＳ１において、噴霧ノズル移動手段３４によって噴霧ノズル３３を前進させて下型４と上型５の間に配置させる。 First, in step S 1, the spray nozzle 33 is moved forward by the spray nozzle moving means 34 and disposed between the lower mold 4 and the upper mold 5.

次に、ステップＳ２において、噴霧ノズル３３によって潤滑剤Ｊと不活性ガスの混合物を上型５及び下型４に噴霧する（噴霧工程）。より詳しく説明すると、電磁弁Ｆ７，Ｆ８を開弁して不活性ガスを上型用噴霧ノズル５１及び下型用噴霧ノズル５２へ供給しつつ、電磁弁Ｆ３，Ｆ５を開弁して定量供給装置３７から上型用噴霧ノズル５１及び下型用噴霧ノズル５２へ潤滑剤Ｊを供給する。上型用噴霧ノズル５１及び下型用噴霧ノズル５２の各混合部５６で混合された混合物は、上型５及び下型４にそれぞれ噴霧される。 Next, in step S2, the spray nozzle 33 sprays the mixture of the lubricant J and the inert gas onto the upper mold 5 and the lower mold 4 (spraying process). More specifically, the solenoid valves F7 and F8 are opened to supply the inert gas to the upper mold spray nozzle 51 and the lower mold spray nozzle 52, and the solenoid valves F3 and F5 are opened to determine the quantity. The lubricant J is supplied from 37 to the upper mold spray nozzle 51 and the lower mold spray nozzle 52. The mixture mixed in each mixing portion 56 of the upper mold spray nozzle 51 and the lower mold spray nozzle 52 is sprayed on the upper mold 5 and the lower mold 4, respectively.

次に、ステップＳ３において、噴霧ノズル移動手段３４によって噴霧ノズル３３を後進させて金型２から退避させる。 Next, in step S 3, the spray nozzle 33 is moved backward by the spray nozzle moving means 34 and retracted from the mold 2.

次に、ステップＳ４において、図９の（ａ）に示すように、下型４の凹部１３に金属素材Ｋを配置する（金属素材配置工程）。金属素材Ｋは、４００℃〜５００℃に予め加熱されている。金属素材Ｋは、本実施形態ではアルミニウム合金を用いる。金属素材Ｋの表面には、金属素材Ｋの鋳造時の鋳型による冷却や、皮膜の巻き込み等によって、金属素材Ｋの内部と金属組織等が異なる表面変質層Ｋ１が形成されている。 Next, in step S4, as shown in FIG. 9A, the metal material K is disposed in the recess 13 of the lower mold 4 (metal material disposing step). The metal material K is preheated to 400 ° C to 500 ° C. The metal material K uses an aluminum alloy in this embodiment. On the surface of the metal material K, a surface-modified layer K1 having a metal structure different from the inside of the metal material K is formed by cooling with a mold at the time of casting the metal material K, entrainment of a film, or the like.

次に、ステップＳ５において、不活性ガス噴射手段３５によって下型４及び上型５に対して不活性ガスを噴射する。上型用不活性ガス噴射手段７１は、金属素材配置工程後からステップＳ６で上型５が下降して上型５が噴射部７５を通過するまで噴射を継続する。一方、下型用不活性ガス噴射手段７２は、金属素材配置工程後からステップＳ８において上型５が上昇し終えるまで継続する。 Next, in step S 5, an inert gas is injected into the lower mold 4 and the upper mold 5 by the inert gas injection means 35. The upper mold inert gas injection means 71 continues the injection until the upper mold 5 is lowered and the upper mold 5 passes through the injection section 75 in step S6 after the metal material arranging step. On the other hand, the lower mold inert gas injection means 72 continues after the metal material placement step until the upper mold 5 finishes rising in step S8.

次に、ステップＳ６において、下型４に対して上型５を下降させる。 Next, in step S 6, the upper mold 5 is lowered with respect to the lower mold 4.

次に、ステップＳ７において、図９の（ｂ）に示すように、下型４に対して上型５を押圧して鍛造を行う（鍛造工程）。上型５で金属素材Ｋを押圧すると、キャビティ２７に沿って金属素材Ｋが流れ込み成形される。この際、表面変質層Ｋ１は、第一凹部１４の底面１４ａの外周に形成された凹溝１７に流れ込む。 Next, in step S7, as shown in FIG. 9B, forging is performed by pressing the upper die 5 against the lower die 4 (forging step). When the metal material K is pressed by the upper mold 5, the metal material K flows along the cavity 27 and is molded. At this time, the surface altered layer K1 flows into the groove 17 formed on the outer periphery of the bottom surface 14a of the first recess 14.

次に、ステップＳ８において、下型４に対して上型５を上昇させる。 Next, in step S 8, the upper mold 5 is raised with respect to the lower mold 4.

次に、ステップＳ９において、下型４から素形材を離型させる。 Next, in step S 9, the base material is released from the lower mold 4.

次に、ステップＳ１０において、素形材のバリ等を切削する（切削工程）。
ここで、図１０は、本実施形態に係る素形材（アルミニウム合金製スクロール素形材）を示す図であって、（ａ）は下側から見た斜視図、（ｂ）は上側から見た斜視図である。 Next, in step S10, the burrs of the shaped material are cut (cutting process).
Here, FIG. 10 is a diagram showing a base material (aluminum alloy scroll base material) according to the present embodiment, where (a) is a perspective view seen from the bottom, and (b) is a top view. FIG.

図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、下型４から離型させた素形材９１は、フランジ部９２と、フランジ部９２に立設された渦巻壁部９３と、フランジ部９２に対して渦巻壁部９３とは反対側に立設された外壁部９４及び筒状部９５を有する。外壁部９４は、フランジ部９２の外縁に立設され、筒状部９５は、フランジ部９２の中央に立設されている。 As shown in FIGS. 10A and 10B, the base material 91 released from the lower mold 4 includes a flange portion 92, a spiral wall portion 93 erected on the flange portion 92, and a flange portion. The outer wall portion 94 and the cylindrical portion 95 are provided upright on the opposite side of the spiral wall portion 93 with respect to 92. The outer wall portion 94 is erected on the outer edge of the flange portion 92, and the cylindrical portion 95 is erected at the center of the flange portion 92.

図１０の（ａ）に示すように、渦巻壁部９３の先端には、複数の突起部９７が形成されている。突起部９７は、下型４のエアベント１６に金属素材Ｋが入り込むことによって形成される部位である。また、フランジ部９２の外周には、凸部９６がリング状に形成されている。凸部９６は、下型４の凹溝１７に表面変質層Ｋ１が入り込むことによって形成される部位である。 As shown in FIG. 10A, a plurality of protrusions 97 are formed at the tip of the spiral wall portion 93. The protrusion 97 is a part formed by the metal material K entering the air vent 16 of the lower mold 4. A convex portion 96 is formed in a ring shape on the outer periphery of the flange portion 92. The convex part 96 is a part formed by the surface-affected layer K1 entering the concave groove 17 of the lower mold 4.

一方、図１０の（ｂ）に示すように、外壁部９４には、バリ９８が形成されている。バリ９８は、前記した金型２のバリ形成用溝２６に金属素材Ｋが入り込むことによって形成される部位である。 On the other hand, as shown in FIG. 10B, a burr 98 is formed on the outer wall portion 94. The burr 98 is a part formed by the metal material K entering the burr forming groove 26 of the mold 2 described above.

切削工程では、素形材９１の凸部９６、突起部９７及びバリ９８を切削し、アルミニウム合金製スクロールを完成させる。 In the cutting process, the convex portion 96, the protruding portion 97, and the burr 98 of the base material 91 are cut to complete the aluminum alloy scroll.

以上説明した鍛造装置１によれば、下型４にリング７を設けているため、リング７の収縮作用によって下型４の外側から内側への力を作用させることができる。これにより、鍛造工程の際に下型４の内側から外側へ作用する力に対抗することができるため、凹部１３のひび割れを防ぐことができる。したがって、下型４の寿命を長くすることができる。 According to the forging device 1 described above, since the ring 7 is provided on the lower mold 4, a force from the outside to the inside of the lower mold 4 can be applied by the contraction action of the ring 7. Thereby, since it can oppose the force which acts on the outer side from the inner side of the lower mold | type 4 in the forging process, the crack of the recessed part 13 can be prevented. Therefore, the life of the lower mold 4 can be extended.

また、凹部１３の第一凹部１４の底面１４ａの外周に亘って凹溝１７を設けたため、この凹溝１７に金属素材Ｋの表面変質層Ｋ１を逃がすことができる。これにより、熱間鍛造によって成形された素形材９１の表面に、表面変質層Ｋ１で成形される部分を凸部９６（バリ）として突出させることができる。言い換えると、素形材９１の表面に、表面変質層Ｋ１で成形された部分を集約させるこができる。よって、表面変質層Ｋ１が素形材９１の内部に巻き込まれないため、素形材９１の内部に表面変質層が混在し難い。また、凸部９６を切除することで、均一な性質からなるアルミニウム合金製スクロールを成形することができる。また、鍛造工程の際に、金属素材Ｋのメタルフローを凹溝１７で止めることができるため、いわゆるピン止め効果を奏することができる。 Further, since the concave groove 17 is provided over the outer periphery of the bottom surface 14 a of the first concave portion 14 of the concave portion 13, the surface altered layer K 1 of the metal material K can be released into the concave groove 17. Thereby, the part shape | molded by the surface alteration layer K1 can be protruded as the convex part 96 (burr) on the surface of the base material 91 shape | molded by hot forging. In other words, the part formed by the surface altered layer K1 can be concentrated on the surface of the base material 91. Therefore, since the surface-modified layer K1 is not entangled inside the base material 91, it is difficult for the surface-modified layer to be mixed inside the base material 91. Further, by cutting away the convex portion 96, an aluminum alloy scroll having a uniform property can be formed. Moreover, since the metal flow of the metal material K can be stopped by the concave groove 17 during the forging process, a so-called pinning effect can be achieved.

また、下型４には、ヒーター挿入用穴１１が、上型５には、ヒーター挿入用穴２９がそれぞれ形成されているため、このヒーター挿入用穴１１，２９にヒーターを挿入することで、ヒーターを容易に設置することができる。 Further, since the heater insert hole 11 is formed in the lower mold 4 and the heater insert hole 29 is formed in the upper mold 5, respectively, by inserting a heater into the heater insert holes 11, 29, A heater can be installed easily.

また、下型４の第一凹部１４の側壁１４ｂと上型５のポンチ部２２の外周に形成された窪み２４とで構成されたバリ形成用溝２６によって余剰部分を予め成形することで、製品の隅部に欠肉等の欠陥が発生するのを防ぐことができる。 In addition, a surplus portion is formed in advance by a burr forming groove 26 formed by a side wall 14b of the first recess 14 of the lower die 4 and a recess 24 formed on the outer periphery of the punch portion 22 of the upper die 5. It is possible to prevent the occurrence of defects such as a lack of thickness at the corners.

また、下型４の第二凹部１５の底面１５ａにエアベント１６が形成されているため、キャビティ２７内の空気が効率よく外部に排気され、キャビティ２７の隅々までメタルを行きわたらせることができる。 Further, since the air vent 16 is formed on the bottom surface 15 a of the second recess 15 of the lower mold 4, the air in the cavity 27 can be efficiently exhausted to the outside, and the metal can be distributed to every corner of the cavity 27. .

また、下型４の第一凹部１４の底面１４ａや凹溝１７は、表面粗さＲｚ２０μｍ〜４０μｍに粗面化されているため、底面１４ａや凹溝１７周りのメタルの流動速度を抑えることができる。これにより、底面１４ａや凹溝１７の隅々までメタルをより行きわたらせることができ、パイピング等の欠陥を防ぐことができる。 Further, since the bottom surface 14a and the concave groove 17 of the first concave portion 14 of the lower mold 4 are roughened to have a surface roughness Rz of 20 μm to 40 μm, the metal flow rate around the bottom surface 14a and the concave groove 17 can be suppressed. it can. As a result, the metal can be further spread to every corner of the bottom surface 14a and the concave groove 17, and defects such as piping can be prevented.

また、本実施形態に係る潤滑剤噴霧装置３によれば、潤滑剤Ｊと不活性ガスの混合物を金型２に塗布するため、素形材９１を離型させやすくなるとともに金型２の周りを不活性ガス雰囲気にすることができる。これにより、潤滑剤Ｊに起因する発火を防止することができる。 Further, according to the lubricant spraying device 3 according to the present embodiment, the mixture of the lubricant J and the inert gas is applied to the mold 2, so that the mold material 91 can be easily released and the periphery of the mold 2 is Can be an inert gas atmosphere. Thereby, the ignition resulting from the lubricant J can be prevented.

また、噴霧ノズル３３とは別に不活性ガス噴射手段３５を備えているため、噴霧ノズル３３が後進した後も、金型２の周りを不活性ガス雰囲気にすることができる。これにより、潤滑剤Ｊに起因する発火をより防ぐことができる。また、潤滑剤Ｊが発火すると金型２に、燃焼した黒鉛成分が堆積し、素形材９１の欠陥の原因になったり金型２の寿命が短くなったりするという問題がある。しかし、本実施形態によれば、黒鉛成分の堆積を防ぐことができるため、素形材９１の欠陥の発生を少なくすることができるとともに金型２の寿命を長くすることができる。なお、本実施形態に係る鍛造装置１を用いて鍛造を行ったところ、不活性ガスを噴霧あるいは噴射しない場合と比較して素形材の不良率の改善が見られた。 Moreover, since the inert gas injection means 35 is provided separately from the spray nozzle 33, the atmosphere around the mold 2 can be made an inert gas atmosphere even after the spray nozzle 33 moves backward. Thereby, the ignition resulting from the lubricant J can be further prevented. Further, when the lubricant J is ignited, there is a problem that the burned graphite component is deposited on the mold 2 and causes a defect of the raw material 91 or the life of the mold 2 is shortened. However, according to the present embodiment, it is possible to prevent the deposition of the graphite component, so that it is possible to reduce the occurrence of defects in the raw material 91 and to prolong the life of the mold 2. In addition, when forging was performed using the forging apparatus 1 according to the present embodiment, the defect rate of the shaped material was improved as compared with the case where the inert gas was not sprayed or injected.

また、潤滑剤供給手段３２は、定量供給装置３７を備えているため、一定量の潤滑剤Ｊを金型２に噴霧することができ、安定した鍛造作業を行うことができる。 Moreover, since the lubricant supply means 32 is provided with the fixed amount supply device 37, a fixed amount of the lubricant J can be sprayed onto the mold 2 and a stable forging operation can be performed.

また、噴霧ノズル３３は、上型用噴霧ノズル５１及び下型用噴霧ノズル５２を備えているため、下型４及び上型５に対して同時に潤滑剤Ｊを噴霧することができ、鍛造作業を迅速に行うことができる。 Further, since the spray nozzle 33 includes the upper mold spray nozzle 51 and the lower mold spray nozzle 52, the lubricant J can be sprayed simultaneously on the lower mold 4 and the upper mold 5, and the forging operation can be performed. Can be done quickly.

また、噴霧ノズル移動手段３４によれは、金型２の下型４と上型５とが離間した際に、噴霧ノズル３３を下型４と上型５の間に配置できるため、下型４の凹部１３の内部及び上型５のポンチ部２２に均一に潤滑剤Ｊと不活性ガスの混合物を噴霧することができる。 Further, according to the spray nozzle moving means 34, when the lower mold 4 and the upper mold 5 of the mold 2 are separated from each other, the spray nozzle 33 can be disposed between the lower mold 4 and the upper mold 5. The mixture of the lubricant J and the inert gas can be sprayed uniformly on the inside of the concave portion 13 and the punch portion 22 of the upper mold 5.

また、不活性ガスに、窒素ガスを用いることで、比較的安価にかつ材料を容易に調達することができる。 Further, by using nitrogen gas as the inert gas, the material can be easily procured at a relatively low cost.

本発明は、前記した実施形態に限定されずに発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、アルミニウム合金製スクロールを作成したが、他の製品を成形してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed in design without departing from the spirit of the invention. For example, in this embodiment, an aluminum alloy scroll is created, but other products may be formed.

例えば、図１１に示すように、アルミニウム合金製ピストンを成形してもよい。このアルミニウム合金製ピストンを成形する金型は、キャビティの形状を除いて前記した実施形態と略同等であるため詳細な説明は省略する。 For example, as shown in FIG. 11, an aluminum alloy piston may be formed. The mold for forming the aluminum alloy piston is substantially the same as that of the above-described embodiment except for the shape of the cavity, and thus detailed description thereof is omitted.

素形材１２０は、図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、フランジ部１２１と、フランジ部１２１から立設されたスカート１２２とを有する。スカート１２２の先端には、複数の突起部１２３が成形されている。突起部１２３は、下型のエアベント（図５参照）によって成形される部位である。フランジ部１２１の外周縁には、凸部１２４が成形されている。凸部１２４は、下型の凹溝（図４参照）によって成形される部位である。 As shown in FIGS. 11A and 11B, the raw material 120 includes a flange portion 121 and a skirt 122 provided upright from the flange portion 121. A plurality of protrusions 123 are formed at the tip of the skirt 122. The protrusion 123 is a part formed by a lower air vent (see FIG. 5). A convex portion 124 is formed on the outer peripheral edge of the flange portion 121. The convex portion 124 is a portion formed by a lower groove (see FIG. 4).

また、図１１の（ｂ）に示すように、フランジ部１２１の外周縁には、バリ１２５が成形されている。バリ１２５は、バリ形成用溝２６（図５参照）によって成形される部位である。切削工程では、素形材１２０の突起部１２３、凸部１２４及びバリ１２５を切削し、アルミニウム製ピストンを完成させる。 Further, as shown in FIG. 11B, a burr 125 is formed on the outer peripheral edge of the flange portion 121. The burr 125 is a part formed by the burr forming groove 26 (see FIG. 5). In the cutting process, the protrusion 123, the protrusion 124, and the burr 125 of the base material 120 are cut to complete the aluminum piston.

また、不活性ガス噴射手段３５によって不活性ガスを噴射するタイミングは、前記したタイミングに限定されるものではない。例えば、上型５が下降するとき、鍛造工程を行っているとき、又は、上型５が上昇するときのいずれかのときに噴射してもよい。金属素材は、本実施形態では、アルミニウム合金を用いたが他の金属であってもよい。 Further, the timing of injecting the inert gas by the inert gas injection means 35 is not limited to the above timing. For example, it may be injected when the upper die 5 is lowered, when a forging process is performed, or when the upper die 5 is raised. In this embodiment, an aluminum alloy is used as the metal material, but another metal may be used.

１鍛造装置
２金型
３潤滑剤噴霧装置
４下型
５上型
６母型
７リング
１１ヒーター挿入用穴
１２段部
１３凹部
１４第一凹部
１５第二凹部
１６エアベント
１７凹溝
２４窪み
２６バリ形成用溝
２７キャビティ
３１不活性ガス供給装置
３２潤滑剤供給装置
３３噴霧ノズル
３４噴霧ノズル移動手段
３５不活性ガス噴射手段
３７定量供給装置
４１上型用定量供給装置
４２下型用定量供給装置
５１上型用噴霧ノズル
５２下型用噴霧ノズル
Ｋ金属素材
Ｋ１表面変質層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Forging device 2 Mold 3 Lubricant spraying device 4 Lower die 5 Upper die 6 Mother die 7 Ring 11 Heater insertion hole 12 Step portion 13 Recess portion 14 First recess portion 15 Second recess portion 16 Air vent 17 Recess groove 24 Recess 26 Burr formation Groove 27 Cavity 31 Inert gas supply device 32 Lubricant supply device 33 Spray nozzle 34 Spray nozzle moving means 35 Inert gas injection means 37 Fixed supply device 41 Upper mold fixed supply device 42 Lower mold fixed supply device 51 Upper mold Spray nozzle 52 Lower mold spray nozzle K Metal material K1 Surface alteration layer

Claims

A forging die having a lower die and an upper die,
The lower mold is
A matrix with a recess for forming a cavity;
A ring shrink-fitted into the matrix,
A forging die, wherein a concave groove is formed on an outer periphery of a bottom surface of the concave portion.

The forging die according to claim 1, wherein a heater insertion hole is formed in an outer peripheral side wall of the mother die.

3. The forging die according to claim 1, further comprising a burr forming groove configured by a side wall of the concave portion and a depression formed in an outer periphery of the upper die.

The forging die according to any one of claims 1 to 3, wherein an air vent for exhausting air is provided on a bottom surface of the recess.

The forging die according to any one of claims 1 to 4, wherein a bottom surface of the recess is roughened to a surface roughness Rz of 20 µm to 40 µm.

A hot forging method using the forging die according to any one of claims 1 to 5,
A metal material placement step of placing a metal material on the lower mold,
A forging step of pressing the upper die against the lower die;
A hot forging method characterized by including a cutting step of cutting a convex portion formed by the concave groove in the shaped material formed by the forging step.