JP3327944B2 - 焼結鍛造加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、圧粉成形により得ら
れたプリフォームを鍛造型を用いて焼結鍛造成形する焼
結鍛造加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用部品(例えば、コンロッド等)を
製造するに当たって、近年焼結鍛造加工法を用いること
が多くなってきている。この焼結鍛造加工法は、鉄粉、
添加粉等からなる原料粉末を混粉後、鍛造製品に近似し
た形状に固めてプリフォームを得る圧粉工程、加熱工
程、鍛造工程、後処理工程の順で行なわれる。

【０００３】ところで、上記焼結鍛造加工法によりコン
ロッドのような部品(即ち、軸部と端部とを有する棒状
でかつ板状の部品であって、該端部の板厚が該軸部の板
厚よりも厚肉で、かつ該端部が板厚の上下方向中心を通
る面に対して上下に対称であるもの)を製造する場合、
プリフォームは、鍛造製品に近似した形状とされるのが
通例である。

【０００４】その場合、鍛造品と焼結品(即ち、プリフ
ォーム)との密度比率(即ち、鍛造品密度＞プリフォーム
密度)より両者の体積差を計算する必要があるが、鍛造
型内にプリフォームがセットされ得ることが必要なとこ
ろから、プリフォームの平面面積は鍛造型の平面面積よ
り小さくしなければならず、必然的に密度比率および平
面面積減少分の体積をプリフォームの高さ寸法で吸収し
なければならなくなる。

【０００５】そこで、プリフォームを鍛造製品に近似し
た形状(即ち、端部の板厚が軸部の板厚より厚肉で、且
つ端部が板厚の上下方向中心を通る面に対して上下に対
称な形状)としようとする場合、圧粉成形時において上
パンチによる材料移送量が大きくなるため、上パンチを
分割する必要が生じたり、良好な密度バランスが得られ
ないという不具合が生じるおそれがある。

【０００６】なお、特開昭５８ー１４１３０１号公報に
開示されているように、プリフォーム成形時に端部と軸
部との結合部の肉厚を大きくして、鍛造時において該結
合部における材料移送量を小さくするようにしたものが
提案されているが、この場合にも、プリフォームを鍛造
製品に近似した形状(即ち、端部の板厚が軸部の板厚よ
り厚肉で、且つ端部が板厚の上下方向中心を通る面に対
して上下に対称な形状)としなければならないため、圧
粉成形時において上パンチによる材料移送量が大きくな
らざるを得ず、上記不具合の懸念は解消されない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような不具合
は、焼結鍛造加工方法における製品欠陥につながるとこ
ろから、その解消が重要な課題となっている。

【０００８】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、圧粉成形時における材料移送量をできるだけ小さ
く抑えることにより、プリフォームにおける密度バラン
スを良好に保持し、以って鍛造製品の欠陥発生を防止し
得るようにすることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記課題を解決するための手段として、軸部と端部とを有
する棒状でかつ板状のコンロッド等の部品であって、該
端部の板厚が該軸部の板厚よりも厚肉で、かつ該端部が
板厚の上下方向中心を通る面に対して上下に対称である
部品を、圧粉成形により得られたプリフォームを鍛造型
を用いて焼結鍛造して得るようにした焼結鍛造加工方法
であって、前記プリフォームにおける端部相当部分を、
軸部相当部分の板厚の上下方向中心を通る面に関して下
側突出部が上側突出部より大となる非対称形状に成形し
ておき、このプリフォームを、上下反転させた状態で鍛
造型にセットした後、所望形状に焼結鍛造成形すること
を特徴とする。

【００１０】請求項２の発明では、上記課題を解決する
ための手段として、前記請求項１記載の焼結鍛造加工方
法において、前記プリフォームの成形時に、前記上側突
出部と軸部相当部分との間に低い段差部を形成し、プリ
フォームを鍛造型にセットする際に前記段差部により位
置決めするようにしている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明では、上記手段によって次のよ
うな作用が得られる。

【００１２】即ち、プリフォームにおける端部相当部分
を、軸部相当部分の板厚の上下方向中心を通る面に関し
て下側突出部が上側突出部より大となる非対称形状に成
形するようにしているため、圧粉成形時における上側の
変形量が小さく抑えられることとなり、その時の材料移
送量が小さくなる。

【００１３】請求項２の発明では、上記手段によって次
のような作用が得られる。

【００１４】即ち、上側突出部と軸部相当部分との間に
形成された低い段差部によって、プリフォームを鍛造型
にセットする際の位置決めを行うようにしているため、
プリフォームの鍛造型内での安定が得られることとな
る。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、端部の板厚が
軸部の板厚より厚肉で且つ端部が板厚の上下方向中心を
通る面に対して上下に対称な部品を、圧粉成形により得
られたプリフォームを鍛造型を用いて焼結鍛造して得る
ようにした焼結鍛造加工方法において、前記プリフォー
ムにおける端部相当部分を、軸部相当部分の板厚の上下
方向中心を通る面に関して下側突出部が上側突出部より
大となる非対称形状に成形し、このプリフォームを、上
下反転させた状態で鍛造型にセットした後、所望形状に
焼結鍛造成形するようにして、圧粉成形時における上側
の変形量が小さく抑えられるようにしたので、その時の
材料移送量が小さくなり、圧粉成形用上型構造の簡素化
が図れるとともに、プリフォームにおける密度バランス
の偏りを抑えることも可能となってラック発生等の防止
も図れるという優れた効果がある。

【００１６】請求項２の発明によれば、請求項１記載の
焼結鍛造加工方法において、プリフォームの成形時に、
上側突出部と軸部相当部分との間に低い段差部を形成
し、プリフォームを鍛造型にセットする際に前記段差部
により位置決めするようにしたので、プリフォームの鍛
造型内での安定が特別な手段を講じなくとも得られるこ
ととなり、簡素な構成で焼結鍛造を行うことができると
いう優れた効果がある。

【００１７】

【実施例】以下、添付の図面を参照して、本願発明の実
施例を説明する。

【００１８】本実施例では、コンロッドを焼結鍛造加工
により得られる部品(換言すれば、最終製品)Ｗとしてい
る。

【００１９】前記コンロッドＷは、図３に鎖線で示し且
つ図６に断面で示すように、軸部(即ち、Ｉ杆部)１とそ
の両端に端部（即ち、大端部及び小端部）２，３とを有
する棒状でかつ板状の部品であって、端部２，３の板厚
が軸部１の板厚よりも厚肉で、かつ端部２，３が板厚の
上下方向中心を通る面Ｌに対して上下に対称な形状とさ
れている。符号４は大端部２に形成される大径軸穴、５
は小端部３に形成される小径軸穴である。

【００２０】ついで、焼結鍛造加工方法を工程別に以下
に説明する。

【００２１】(Ｉ) 圧粉成形工程 該圧粉成形工程において使用される金型１１は、図１に
示すように、所望のプリフォームＷ′(図３および図４
参照)の外周形状と同形状のキャビティを有するダイ１
２と、前記プリフォームＷ′における軸部相当部分(即
ち、Ｉ杆部相当部分)１′の下面を成形するためのフロ
ーティングロアパンチ１３と、プリフォームＷ′におけ
る大端部相当部分２′の下側突出部２a′および小端部
相当部分３′の下側突出部３a′の下面を成形する固定
ロアパンチ１４,１５と、プリフォームＷ′における大
径軸穴相当部分４′および小径軸穴相当部分５′を成形
するコア１６,１７と、プリフォームＷ′における上面
(換言すれば、上側突出部２b′,３b′とＩ杆部相当部分
１′の上面との段差部６′を成形するためのアッパパン
チ１８とを備えている。なお、本実施例の場合、アッパ
パンチ１８の下面には、プリフォームＷ′における低い
段差部６′を成形するための突部１８aが突設されてい
る。符号１９はステーショナリー、２０,２１はアッパ
パンチ１８に形成されたコア嵌挿用の穴である。

【００２２】そして、前記金型１１におけるキャビティ
内に、鉄粉、添加粉等からなる原料粉末Ａを混粉したも
のを充填した後、図２に示すように、図示しないプレス
装置により駆動されるアッパパンチ１８によって原料粉
末Ａを圧粉成形する。すると、図３および図４に示すよ
うに、Ｉ杆部相当部分１′の両端に、該Ｉ杆部相当部分
１′の板厚の上下方向中心を通る面Ｌ′に関して下側突
出部２a′,３a′が上側突出部１b′,３b′より大となる
非対称形状の大端部相当部分２′および小端部相当部分
３′を備えたプリフォームＷ′が成形される。

【００２３】上記のようにすれば、圧粉成形工程におい
て、原料粉末における上側の変形量が小さく抑えられる
こととなるため、その時の材料移送量が小さくなり、プ
リフォームＷ′における密度バランスの偏りを抑えるこ
とも可能となってラック発生等が防止できる。また、ア
ッパパンチ１８を分割する必要がなくなるところから、
金型構造の簡素化も図れる。

【００２４】(ＩＩ) 焼結鍛造工程 該焼結鍛造工程において使用される金型２２は、図５に
示すように、コンロッドＷ(図３参照)の外周形状と同形
状のキャビティを有するダイ２３と、前記コンロッドＷ
の下面を成形するためのフローティングロアパンチ２４
と、前記コンロッドＷにおける大径軸穴４および小径軸
穴５を成形するコア２５,２６と、コンロッドＷの上面
を成形するためのアッパパンチ２７とを備えている。な
お、前記フローティングロアパンチ２４およびアッパパ
ンチ２７には、コンロッドＷのＩ杆部１を成形するため
の突部２４a,２７aがそれぞれ突設されている。符号２
８,２９はアッパパンチ２７に形成されたコア嵌挿用の
穴である。

【００２５】そして、前記プリフォームＷ′は公知の焼
結工程(詳細な説明を省略)を経た後、上下を反転させた
状態で金型２２のキャビティ内にセットされる。この
時、プリフォームＷ′の段差部６′がフローティングロ
アパンチ２４の突部２４a上に載置され、これにより金
型２２におけるプリフォームＷ′の安定位置決めがなさ
れる。

【００２６】しかる後、図５に示すように、図示しない
プレス装置により駆動されるアッパパンチ２７によって
プリフォームＷ′を鍛造成形すると、図６に示すよう
に、Ｉ杆部１の両端に該Ｉ杆部１の板厚より厚肉で且つ
その板厚の上下方向中心を通る面Ｌに関して上下対称と
された大端部および小端部２,３を有する形状のコンロ
ッドＷが得られる。

【００２７】上記したように、本実施例によれば、プリ
フォームＷ′の大端部相当部分２′および小端部相当部
分３′を、Ｉ杆部相当部分１′の板厚の上下方向中心を
通る面Ｌ′に関して下側突出部２a,３aが上側突出部２
b,３bより大となる非対称形状に成形し、このプリフォ
ームＷ′を、上下反転させた状態で鍛造用金型２２にセ
ットした後、焼結鍛造成形してコンロッドＷを得るよう
にしたため、圧粉成形時における上側の変形量が小さく
抑えられることとなって、その時の材料移送量が小さく
なり、プリフォームＷ′における密度バランスの偏りを
抑えることも可能となる。従って、プリフォームＷ′に
おけるラック発生等が防止できるとともに、アッパパン
チ２７を分割する必要もなくなる。

【００２８】また、プリフォームＷ′の成形時に、上側
突出部２b,３bとＩ杆部相当部分１′との間に低い段差
部６′を形成し、プリフォームＷ′を鍛造用金型２２に
セットする際に前記段差部６′により位置決めするよう
にしているので、プリフォームＷ′の鍛造用金型２２内
での安定が特別な手段を講じなくとも容易に得られる。

【００２９】本願発明は、上記実施例におけるようにコ
ンロッドを焼結鍛造する場合に限定されるものではな
く、軸部と端部とを有する棒状でかつ板状の部品であっ
て、該端部の板厚が該軸部の板厚よりも厚肉で、かつ該
端部が板厚の上下方向中心を通る面に対して上下に対称
な部品を焼結鍛造するものであれば、他のものにも適用
可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例にかかる焼結鍛造加工方法に
おいて使用される圧粉成形用金型の圧粉成形前の状態を
示す要部縦断面図である。

【図２】本願発明の実施例にかかる焼結鍛造加工方法に
おいて使用される圧粉成形用金型の圧粉成形後の状態を
示す要部縦断面図である。

【図３】本願発明の実施例にかかる焼結鍛造加工方法に
おける圧粉成形工程によって得られたプリフォームの平
面図である。

【図４】本願発明の実施例にかかる焼結鍛造加工方法に
おける圧粉成形工程によって得られたプリフォームの縦
断面図である。

【図５】本願発明の実施例にかかる焼結鍛造加工方法に
おいて使用される鍛造用金型の鍛造前の状態を示す縦断
面図である。

【図６】本願発明の実施例にかかる焼結鍛造加工方法に
おいて使用される鍛造用金型の鍛造後の状態を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 軸(Ｉ杆部) １′ 軸部相当部分(Ｉ杆部相当部分) ２ 端部(大端部) ２′ 端部相当部分(大端部相当部分) ２a′ 下側突出部 ２b′ 上側突出部 ３ 端部(小端部) ３′ 端部相当部分(小端部相当部分) ３a′ 下側突出部 ３b′ 上側突出部 ６′ 段差部 １１ 圧粉成形用金型 ２２ 鍛造用金型 Ｗ 部品(コンロッド) Ｗ′ プリフォーム Ｌ 板厚の上下方向中心を通る面 Ｌ′ 軸部相当部分の板厚の上下方向中心を通る面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部と端部とを有する棒状でかつ板状の
   コンロッド等の部品であって、該端部の板厚が該軸部の
   板厚よりも厚肉で、かつ該端部が板厚の上下方向中心を
   通る面に対して上下に対称である部品を、圧粉成形によ
   り得られたプリフォームを鍛造型を用いて焼結鍛造して
   得るようにした焼結鍛造加工方法であって、 前記プリフォームにおける端部相当部分を、軸部相当部
   分の板厚の上下方向中心を通る面に関して下側突出部が
   上側突出部より大となる非対称形状に成形しておき、こ
   のプリフォームを、上下反転させた状態で鍛造型にセッ
   トした後、所望形状に焼結鍛造成形することを特徴とす
   る焼結鍛造加工方法。
2. 【請求項２】 前記プリフォームの成形時に、前記上側
   突出部と軸部相当部分との間に低い段差部を形成し、プ
   リフォームを鍛造型にセットする際に前記段差部により
   位置決めするようにしたことを特徴とする前記請求項１
   記載の焼結鍛造加工方法。