JP2656334B2 - 鋳造鍛造方法 - Google Patents

鋳造鍛造方法

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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002Hybrid process, e.g. forging following casting

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、鋳造鍛造方法に関し、さらに詳しくは、複
数のアーム部を有する部材(例えば、サスペンションア
ーム等)を製造する際に用いられる鋳造鍛造方法に関す
るものである。
(従来技術) 一般に、自動車のサスペンションアームのような複数
のアーム部を有する部材としては、鋼板製のものが多く
用いられてきていたが、近年の軽量化指向に対応すべく
アルミ等の軽合金材によりサスペンションアーム等を製
造する試みがなされてきている。ところが、サスペンシ
ョンアーム等のように大きな強度を要求される部材を軽
合金で製造する場合、要求強度を満たすためには鍛造に
よる方法を採用するのが望ましい。
ところで、一般に行なわれている金属の鍛造方法とし
ては、溶解鋳造されたビレットあるいはインゴットを圧
延または自由鍛造により一定形状(例えば、丸棒状等)
の素材に成形した後、該素材を型鍛造することによって
所定形状の鍛造製品を得る方法が良く知られている。し
かしながら、上記の如き鍛造方法による場合、鍛造に要
する工程が極めて多くならざるを得ないばかりでなく、
鍛造製品の周囲に形成されるバリが極めて大きくなって
製品歩留りが良くないという問題がある。特に、複数の
アーム部を有するサスペンションアーム等のような複雑
形状の部材を製造する場合には、極めて大きなバリの発
生を余儀なくされ、製品歩留りを悪化させる大きな要因
となってくることから、解決を要する重要な技術的課題
とされてきている。
かかる課題に対処すべく、特開昭51−120953号公報に
記載されているように、鋳型を用いて製品と近似形状の
鍛造用粗形素材の鋳造した後、該粗形素材を製品形状に
型鍛造する方法が提案されている。
(発明が解決しようとする課題) 上記公知例の方法における如く、鋳型を用いて製品と
近似形状の鍛造用粗形素材を鋳造するようにした場合、
前記公知例に実施例として記載されているピストンのよ
うな比較的単純な形状のものでは格別問題とならない
が、複数のアーム部を有する部材(即ち、サスペンショ
ンアーム等)に近似した形状の素材を鋳造する場合、鋳
型構造が複雑化するとともに、鋳バリの発生も多くなる
という問題が生じ、さらに鋳型鋳造による鍛造用粗形素
材の生産性も良くないという問題がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、極めて
容易な手法により、複雑形状の鋳造製品における製品歩
留りの向上を図り且つ鍛造用粗形素材の生産性を向上せ
しめ得るようにすることを目的とするものである。
(課題を解決するための方法) 請求項1の発明では、上記課題を解決するために、断
面が放射方向に延びる複数のアーム形状からなる金属素
材を連続鋳造法により成型した後、該金属素材を所定厚
さに切断して複数の放射状アーム部を有する粗形素材を
製作し、該粗形素材における少なくとも1本の放射状ア
ーム部を曲げ成形し、その後、所定形状に鍛造成形する
ようにしている。
このようにしたことにより、連続鋳造法により成形さ
れた金属素材を所定厚さに切断するという極めて簡易な
手法により鍛造用粗型素材が製作されることとなり、該
粗型素材を型鍛造するだけで複数のアーム部を有する鍛
造製品が歩留り良く製作できることとなっているのであ
る。
なお、連続鋳造法により断面が複数のアーム形状から
なる金属素材を鋳造する場合、アーム形状部に曲がり部
があると、冷却時における熱収縮(熱収縮は金属素材の
中心に向けて収縮する)によって連続鋳造の鋳造素材を
成形する金型にアーム形状部の曲がり部が抱き付き、凝
固した鋳造素材をスムーズに連続的に成形できないとい
う問題があるが、本発明のように、連続鋳造法により断
面が放射方向に延びる複数のアーム形状からなる金属素
材を鋳造した後、該金属素材を切断して得られた粗型素
材のアーム部を曲げ加工し、その後、型鍛造するように
すれば、アーム部に曲がり部が存在する部材であって
も、容易に得られることとなるのである。
請求項2の発明では、請求項1記載の鋳造鍛造方法に
おいて、前記鍛造成形を、荒鍛造工程と仕上げ鍛造工程
とにより実施するとともに、該荒鍛造工程においては密
閉型鍛造金型を用いて、鍛造時における肉厚移動を容易
ならしめるようにしている。
(発明の効果) 請求項1の発明によれば、連続鋳造法により成形され
た金属素材を所定厚さに切断するという極めて簡易な手
法により鍛造用粗型素材が製作されることとなり、該粗
型素材を型鍛造するだけで複数のアーム部を有する鍛造
製品を歩留り良く製作することができるという優れた効
果がある。
また、連続鋳造法により断面が複数のアーム形状から
なる金属素材を鋳造する場合、アーム形状部に曲がり部
があると、冷却時における熱収縮によって凝固時のアー
ム形状部の曲がり部が連続鋳造用金型に抱き付き、鋳造
素材をスムーズに連続的に形成できないという問題があ
るが、連続鋳造法により鋳造された金属素材を切断して
得られた粗型素材のアーム部を曲げ加工した後、型鍛造
するようにすれば、アーム部に曲がり部が存在する部材
であっても、容易に製作できるという効果もある。
また、請求項2の発明によれば、請求項1記載の鋳造
鍛造方法において、前記鍛造成形を、荒鍛造工程と仕上
げ鍛造工程とにより実施するとともに、該荒鍛造工程に
おいては密閉型鍛造金型を用いるようにしているので、
鍛造時における肉厚移動を容易ならしめることができ
る。
(実施例) 以下、添付の図面に示す実施例に基づいて本発明の鋳
造鍛造方法を説明する。
以下の説明においては、自動車のサスペンション装置
におけるアッパーアームを鋳造鍛造方法により製作する
場合を実施例としている。
本実施例における鋳造鍛造方法では、第1図図示の如
く、連続鋳造工程A、素材切断工程B、予備成形工程
C、荒鍛造工程D、仕上げ鍛造工程Eおよびトリミング
工程Fが順次行なわれることとなっている。
前記連続鋳造工程Aにおいては、アルミ合金等の軽合
金溶湯を用いた連続鋳造法(例えば、ホット・トップ鋳
造法)により、断面が3個の放射状に延びるアーム形状
からなる金属素材1(第2図イ図示)が鋳造される。該
連続鋳造は、第15図図示の連続鋳造装置101は、金属溶
湯102が供給されるヘッダー103下方に鋳造されるべき金
属素材1の断面形状を有する連続鋳造用金型104を備え
ており、該金型104の周囲には冷却水を噴出させるため
のノズル105が付設されている。符号106は連続鋳造され
る連続鋳造品(即ち、金属素材)1の下端を受止める支
持台、107は金型104に至る前の金属溶湯102の周囲に対
して加圧空気を作用させるための空気通路、108は潤滑
油通路である。
前記金属素材1は、連続鋳造における凝固時に金属素
材1の中心部に向けて熱収縮するが、アーム形状を放射
状に延びる形状とすることにより、熱収縮が許容される
ところから、連続鋳造用金型104(第15図参照)に金属
素材1が抱き付くことはなくなり、連続鋳造をスムーズ
に行うことができるのである。
前記素材切断工程Bにおいては、前記連続鋳造工程A
において鋳造された金属素材1を所定厚さに切断して、
製品であるアッパーアームに近い形状の鋳造用粗型素材
2(第2図ロ図示)が製作される。該粗型素材2は、放
射状に延びる3本のアーム部21,22,23からなっている。
前記予備成形工程Cにおいては、前記素材切断工程B
において製作された粗型素材2における2本のアーム部
21,22の先端部21a,22aを相対向する方向に曲げ加工する
ことによって予備成形品3(第2図ハ図示)が成形され
る。この予備成形加工は、第3図図示のプレス金型11に
より行なわれるが、該予備成形に入る前に、前記粗型素
材2は、予じめ400〜450℃に加熱される。
前記プレス金型11は、図示しない加圧昇降手段によっ
て昇降作動せしめられる可動上型11aと、該可動上型11a
と型合せされる固定下型11bとからなっており、型合せ
時において両者間に形成される空間部11cの形状に倣っ
てアーム部21,22の先端部21a,22aが相対向する方向に曲
げ加工されるようになっている。つまり、固定下型11b
に対して第3図鎖線図示の姿勢でセットされた粗型素材
2は、可動上型11aによる加圧力によって空間部11cの形
状に倣った予備成形品3となるのである。かくして得ら
れた予備成形品3は、3本のアーム部31,32,33からな
り、2本のアーム部31,32の先端部31a,32aが相対向する
方向に曲げ成形されたものとなっている。
前記荒鍛造工程Dにおいては、前記予備成形品3に対
して密閉型鍛造による荒鍛造が施される。該荒鍛造は、
第4図ないし第9図図示の鍛造金型12により行なわれ
る。該鍛造金型12は、相互に型合せ可能とされた可動上
型12aと固定下型12bとからなっており、型合せ時におい
て両者間に形成される空間部12cの形状に倣って予備成
形品3(第1図ハ図示)が荒鍛造品4(第1図ニ、ホ図
示)となるように鍛造成形されるようになっている。符
号13は荒鍛造後の荒鍛造品4を離型させるためのノック
アウトピンである。そして、本実施例においては、可動
上型12aと固定下型12bとの型合せによって形成される空
間部12cは密閉状態とされており、前記ノックアウトピ
ン13,13,13先端が臨ましめられる部分にのみバリ形成用
の隙間S1,S1,S1が形成されるようになっている。
上記した如く、荒鍛造工程Dにおいて使用される鍛造
金型12を密閉型としたことにより次のような作用が得ら
れる。
即ち、荒鍛造工程Dへ送られてくる予備成形品3は、
連続鋳造法により鋳造された金属素材1を所定厚さに切
断して得られた粗型素材2における2本のアーム部21,2
2の先端部21a,21bを曲げ加工したものであるため肉厚が
一様なものとなっているが、仕上げ鍛造後に得られる仕
上げ鍛造品5には、第2図(ト)図示の如く、肉厚の厚
い部分(例えば、アーム部51,52,53の先端部)と肉厚の
薄い部分(例えば、アーム部51,52,53の中間部)とが存
在することとなっている。従って、荒鍛造工程Dにおい
ては、仕上げ鍛造後において薄肉部となる部分から厚肉
部となる部分への肉厚移動を行う必要が生じるが、上記
した如く、鍛造金型12を密閉型構造とすることによっ
て、前述の肉厚移動が容易に行なわれることとなるので
ある。上記した如く、荒鍛造により得られた荒鍛造品4
では、第2図(ニ)、(ホ)図示の如く、アーム部41,4
2,43の先端部が肉厚部となり、アーム部41,42,43の中間
部が肉薄部となっている。なお、バリ形成用の隙間S1,S
1,S1により形成されるバリ44,44,44(第2図ニ図示)に
は、ノックアウトピン13,13,13の先端が当接され、荒鍛
造品4の離型を容易ならしめる作用を有する。
前記仕上げ鍛造工程Eにおいては、前記荒鍛造工程D
において荒鍛造成形された荒鍛造4に対して型鍛造によ
る仕上げ鍛造が施される。該仕上げ鍛造は、第4図ない
し第10図ないし第14図図示の鍛造金型14により行なわれ
る。該鍛造金型14は、相互に型合せ可能とされた可動上
型14aと固定下型14bとからなっており、型合せ時におい
て両者間に形成される空間部14cの形状に倣って荒鍛造
品4(第1図ニ、ホ図示)が仕上げ鍛造品5(第2図
ヘ、ト図示)となるように鍛造成形されるようになって
いる。なお、本実施例においては、荒鍛造用の鍛造金型
12と仕上げ鍛造用の鍛造金型14とは、一体化された型ユ
ニットとして構成されており、1回の鍛造作業により荒
鍛造と仕上げ鍛造とが同時に行えるようになっている。
符号15は仕上げ鍛造後の仕上げ鍛造品5を離型させるた
めのノックアウトピンである。そして、本実施例におい
ては、可動上型14aと固定下型14bとの型合せによって形
成される空間部14cは非密閉状態とされており、該空間
部14cの周縁部にバリ形成用の隙間S2が形成されるよう
になっている。
上記の如くして得られた仕上げ鍛造品5においては、
第2図(へ)、(ト)図示の如く、製品6(即ち、アッ
パーアーム)となる形状部周縁全周に亘ってバリ54が形
成されることとなるが、前工程である荒鍛造工程Dまで
において製品6に近似した形状とされているところか
ら、前記バリ54の形成は、極めて少なく抑えられること
となる。
しかして、次工程であるトリミング工程Fにおいて
は、前記バリ54を切除することによって製品6(第2図
チ図示)が得られるのであるが、この時切除されるバリ
54の量が極めて少なく抑えられることとなり、製品歩留
りが大幅に向上することとなるのである。
上記した如く、本実施例によれば、連続鋳造工程Aに
おいて連続鋳造法により鋳造された金属素材1を、素材
切断工程Bにおいて所定厚さに切断して3本のアーム部
21,22,23からなる粗形素材2を製作し、予備成形工程C
において前記粗形素材2の2本のアーム部21,22の先端
部21a,22aを相対向する方向に曲げ加工した後、荒鍛造
工程Dおよび仕上げ鍛造工程Eにおいて鍛造成形し、そ
の後トリミング工程Fにおいてバリ切除を行うようにし
たので、粗形素材2(実質的には、予備成形品3)を得
るまでの工程が極めて簡略化されることとなるととも
に、これらの工程において廃棄される素材がほとんどな
く、しかも鍛造後におけるバリ54の形成も極めて少なく
抑えられることとなり、工程の簡略化および製品歩留り
の向上が図れるのである。
上記実施例では、3本のアーム部を有するアッパーア
ームを製造する場合について説明したが、本発明は、複
数のアーム部を有する部材を製造する場合のすべてに適
用可能である。
また、上記実施例では、軽合金からなる連続鋳造素材
を用いたものについて説明したが、連続鋳造により得ら
れる連鋳鋼を金属素材とするものにも本発明は適用でき
ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の鋳造鍛造方法における工程を示す工程
順序図、第2図(イ)〜(チ)は本発明方法の各工程に
おいて成形される成形品の形状変化を示す図、第3図は
本発明の実施例における予備成形工程において用いられ
るプレス金型の縦断面図、第4図は本発明の実施例にお
いて荒鍛造工程および仕上げ鍛造工程において用いられ
る鍛造金型の固定下型を示す平面図、第5図、第6図、
第7図、第8図、第9図、第10図、第11図、第12図、第
13図および第14図は第4図図示の鍛造金型の型合せ状態
におけるV−V、VI−VI、VII−VII、VIII−VIII、IX−
IX、X−X、XI−XI、XII−XII、XIII−XIIIおよびXIV
−XIV断面図、第15図は連続鋳造装置の概略を示す断面
図である。 1……金属素材 2……粗形素材 12……鍛造金型 21,22,23……アーム部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断面が放射方向に延びる複数のアーム形状
    からなる金属素材を連続鋳造法により成型した後、該金
    属素材を所定厚さに切断して複数の放射状アーム部を有
    する粗形素材を製作し、該粗形素材における少なくとも
    1本の放射状アーム部を曲げ成形し、その後、所定形状
    に鍛造成形することを特徴とする鋳造鍛造方法。
  2. 【請求項2】前記鍛造成形は、荒鍛造工程と仕上げ鍛造
    工程とにより実施され、該荒鍛造工程においては密閉型
    鍛造金型が用いられることを特徴とする前記請求項1記
    載の鋳造鍛造方法。
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