JP3460292B2 - オーステナイト系ステンレス鋼製深穴部品およびその製造方法 - Google Patents

オーステナイト系ステンレス鋼製深穴部品およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土木・建築用部品,自
動車部品,OA機器部品,一般機械部品等に用いられ、
とくに、深穴を有していると共に所要の強度で優れた耐
食性,耐錆性等を有していることが要求される深穴部
品、例えば、スリーブ,ブッシュ,チューブ等の深穴部
品として利用されるオーステナイト系ステンレス鋼製深
穴部品に関し、そしてまたこのような深穴部品を能率良
く低コストで製造するのに好適なオーステナイト系ステ
ンレス鋼製深穴部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】所要の強度で優れた耐食性,耐錆性等を
有していることが要求される部品の素材としては、従
来、オーステナイト系ステンレス鋼が用いられることが
多い。
【0003】このオーステナイト系ステンレス鋼は、加
工初期は変形抵抗が小さく、かつまた、変形能も高いの
で、塑性変形は比較的容易であるが、加工度が増加する
のに伴って著しく加工硬化するため、変形抵抗が大きく
なり、パンチやダイス等の金型工具を損傷しやすくな
る。また、変形能が低下して、成形品に割れを生じやす
くなる。さらには、金型材料との親和性が強いため、金
型に凝着して焼付きを発生する原因となる。
【0004】このため、ねじ,ビス,ナット等の小物部
品を除いて、塑性加工はほとんど実施されていない。と
くに、成形性の良くない前方押出し,後方押出し加工が
主となる深穴加工は、穴深さ(L)と内径(d)との比
(L/d)がせいぜい2未満が限界であり、これ以上の
深穴部品を成形する場合には棒材または管材からの切削
加工による場合がほとんどであった。
【0005】そのため、切削加工に要する費用は、加工
時間が長いことや、材料歩留りが悪いこと、などによっ
て高くつくものとなっていた。
【0006】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、穴深さと内径との比が大
きい深穴を有しかつオーステナイト系ステンレス鋼を素
材とする深穴部品を生産性良く安価に提供できるように
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるオーステ
ナイト系ステンレス鋼製深穴部品は、オーステナイト系
ステンレス鋼よりなり、塑性加工により形成され且つ穴
深さ(L)と内径(d)との比(L/d)が4以上であ
る深穴を有する構成としたことを特徴としている。
【0008】そして、本発明に係わるオーステナイト系
ステンレス鋼製深穴部品の実施態様において、塑性加工
は、据込みおよび前方押出し,後方押出しの複合加工よ
りなるものとすることができる。
【0009】また、本発明に係わるオーステナイト系ス
テンレス鋼製深穴部品の製造方法は、オーステナイト系
ステンレス鋼を素材として用い、穴深さ(L)と内径
(d)との比(L/d)が4以上である深穴を塑性加工
により成形する構成としたことを特徴としている。
【0010】そして、本発明に係わるオーステナイト系
ステンレス鋼製深穴部品の製造方法の実施態様におい
て、塑性加工は、据込みおよび前方押出し,後方押出し
等の複合加工、例えば、据込みよる圧縮加工後ダイス内
において前方押出し,後方押出し等の複合加工を加工速
度0.3〜1.2m/秒の範囲内で例えば複数工程を同
時に加工する鍛造加工であるものとすることができ、ま
た、同じく実施態様において、塑性加工は、オーステナ
イト系ステンレス鋼素材の加工温度が600℃以下とな
る温度に適宜必要に応じて加熱して行う鍛造加工である
ものとすることができる。
【0011】また、同じく実施態様において、塑性加工
を行うダイスにエア抜き用および/またはオイル抜き用
極小孔を形成するようになすことができる。
【0012】本発明に係わるオーステナイト系ステンレ
ス鋼製深穴部品においては、例えば、JIS SUS
201〜347,XM7,XM15J1を素材としたオ
ーステナイト系ステンレス鋼よりなるものとしており、
この素材を塑性加工することにより形成され且つ穴深さ
(L)と内径(d)との比(L/d)が4以上である深
穴を有するものとなっている。
【0013】そして、この場合の塑性加工は、据込みお
よび前方押出し,後方押出しの複合加工よりなるものを
用いるのがよい。
【0014】また、このようなオーステナイト系ステン
レス鋼製深穴部品を製造するに際しては、上記のオース
テナイト系ステンレス鋼を素材として用い、穴深さ
(L)と内径(d)との比(L/d)が4以上である深
穴を塑性加工により成形する。
【0015】このとき、塑性加工は、据込みおよび前方
押出し,後方押出し等の複合加工を例えば複数工程にお
いて同時に行うことにより複数個の成形を連続して行う
ようにするのがよく、この際、加工速度を0.3〜1.
2m/秒の範囲として塑性加工を行うようにすることが
望ましい。
【0016】ここで、加工速度が0.3m/秒よりも遅
い場合および1.2m/秒よりも早い場合は、いずれも
パンチ寿命が低下する傾向となるので、加工速度は0.
3〜1.2m/秒の範囲となるようにすることが望まし
い。
【0017】また、塑性加工は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼素材に対する加工温度が600℃以下となるよ
うに、素材を高周波加熱等により適宜加熱することも場
合によっては望ましい。
【0018】このとき、素材に対する加工温度が600
℃よりも高いと、パンチ寿命が低下する傾向となるの
で、加工温度は600℃以上となるようにすることが望
ましい。
【0019】また、塑性加工を行うダイスには、エア抜
き用極小孔や、オイル抜き用極小孔を形成しておくこと
により、ダイスと素材外周面との間にエアやオイルが閉
じ込められて素材の外周面が凹形状に形成されるのを防
止し、例えば、据込みによる圧縮加工時にダイスと素材
外周面との間のエアやオイルがダイスに形成した極小孔
より抜け出るようにすることによって、圧縮加工後の素
材が均一外径張りのものに成形されるようにすることも
場合によっては望ましい。
【0020】
【発明の作用】本発明に係わるオーステナイト系ステン
レス鋼製深穴部品は、オーステナイト系ステンレス鋼よ
りなり、塑性加工により形成され且つ穴深さ(L)と内
径(d)との比(L/d)が4以上である深穴を有する
ものであり、このようなオーステナイト系ステンレス鋼
製深穴部品を製造するに際しては、オーステナイト系ス
テンレス鋼を素材として用い、穴深さ(L)と内径
(d)との比(L/d)が4以上である深穴を塑性加工
により成形するようにしたから、塑性加工の際の素材の
塑性流動によって高強度なものになると共に素材自体の
性質によって耐食性,耐錆性に優れたものとなり、切削
加工により成形する場合に比べて生産性が著しく向上す
ると共に、材料歩留りが大幅に向上して低コストのもの
となる。
【0021】
【実施例】実施例1 図1に示すような中心に深穴1aを有する深穴部品1を
高速多段鍛造機によりオーステナイト系ステンレス鋼素
材を塑性変形させて成形した。
【0022】ここで使用した高速多段鍛造機は、5工程
にセットされた能力290トンのものであり、金型材質
は、パンチが高速度工具鋼よりなるものであり、ダイス
が超硬合金よりなるものであって、加工速度は0.2m
/秒〜1.3m/秒の間で変化させた。
【0023】そして、深穴部品1の加工形状は、外径D
=18mm,内径d=10mm,穴深さL=20mm
(すなわち、L/d=2),L=40mm(すなわち、
L/d=4),L=60mm(すなわち、L/d=
6),L=80mm(すなわち、L/d=8),L=1
00mm(すなわち、L/d=10)となるようにし
た。
【0024】また、素材には、所定の強度で優れた耐食
性,耐錆性を有するオーステナイト系ステンレス鋼(S
US XM7)を用い、素材の塑性加工温度が200℃
となるように高周波加熱を行った。
【0025】そして、加工工程としては、 ・第1工程:据込み(I)(均一外径張りのための圧縮
加工;外径張りを良くするために、成形品の中央部に相
当するダイス内径部に複数のエア抜き用およびオイル抜
き用極小孔を形成) ・第2工程:据込み(II)+後方押出し ・第3工程:前方押出し(I)(全長出しと同心度;全
長を出すと共に、同心度を確保するために、ダイス内前
方押出しを実施) ・第4工程:前方押出し(II) ・第5工程:穴あけ(押し出し後に残った端部の閉塞部
分(厚さt=5mm)を除去して全長L=L+5mm
の貫通穴に形成) を同時に行うものを用いた。
【0026】このようにして、深穴部品1を鍛造塑性加
工により成形し、深穴加工で最も過酷と考えられる前方
押出しおよび後方押出しに用いる内径側パンチの寿命、
とりわけ、第3工程のパンチ寿命(耐用個数)で評価し
たところ、表1に示す結果であった。
【0027】
【表1】
【0028】表1に示した結果より明らかなように、こ
の実施例1では、加工温度が200℃である場合におい
て、穴深さが小さいL/d=2から、穴深さが大きいL
/d=10までの間で加工速度が遅い0.2m/秒のと
きおよび加工速度が早い1.3m/秒のときには、いず
れも、内径側パンチの寿命が短かかったのに対して、加
工速度が0.3〜1.2m/秒の範囲では内径側パンチ
の寿命が長いものとなっていた。
【0029】実施例2 実施例1に示した深穴部品1の製造工程において、加工
速度を0.3m/秒と一定にし、加工温度を表2に示す
ように変化させ、このほかは実施例1と同様にして深穴
部品1の製造を行った。
【0030】
【表2】
【0031】表2に示した結果より明らかなように、こ
の実施例2では、加工速度が0.3m/秒である場合に
おいて、穴深さが小さいL/d=2から、穴深さが大き
いL/d=10までの間で、加工温度が100℃である
ときに内径側パンチの耐用寿命がもっとも良くなってお
り、加工温度が600℃以下の場合に1000回以上の
耐用寿命回数を得ることが可能であったが、加工温度が
高い800℃の場合には内径側パンチの耐用寿命回数が
1000回未満であった。
【0032】
【発明の効果】本発明に係わるオーステナイト系ステン
レス鋼製深穴部品は、オーステナイト系ステンレス鋼よ
りなり、塑性加工により形成され且つ穴深さ(L)と内
径(d)との比(L/d)が4以上である深穴を有する
構成としたから、塑性加工による塑性流動によってより
高強度のものとすることが可能であると共に、素材自体
の性質によって耐食性,耐錆性に優れたものとすること
が可能であり、高強度・高耐食・耐錆性のスリーブ,チ
ューブ,ブッシュ等の深穴部品に適用することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされ、また、本発
明に係わるオーステナイト系ステンレス鋼製深穴部品の
製造方法は、オーステナイト系ステンレス鋼を素材とし
て用い、穴深さ(L)と内径(d)との比(L/d)が
4以上である深穴を塑性加工により成形する構成とした
から、上記高強度でかつ耐食性,耐錆性に優れた深穴部
品を生産性良くそしてまた材料歩留り良く低コストで製
造することが可能であるという著しく優れた効果がもた
らされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるオーステナイト系ステンレス鋼
製深穴部品の形状例を示す正面図(A)および断面図
(B)である。
【符号の説明】
1 深穴部品 1a 深穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−123808(JP,A) 特開 平3−90515(JP,A) 特開 平3−90514(JP,A) 特開 平3−90242(JP,A) 特開 平6−269891(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21C 23/08 B21C 23/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーステナイト系ステンレス鋼よりな
    り、塑性加工により形成され且つ穴深さ(L)と内径
    (d)との比(L/d)が4以上である深穴を有するこ
    とを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼製深穴部
    品。
  2. 【請求項2】 塑性加工は、据込みおよび前方押出し,
    後方押出しの複合加工よりなる請求項1に記載のオース
    テナイト系ステンレス鋼製深穴部品。
  3. 【請求項3】 オーステナイト系ステンレス鋼を素材と
    して用い、穴深さ(L)と内径(d)との比(L/d)
    が4以上である深穴を塑性加工により成形することを特
    徴とするオーステナイト系ステンレス鋼製深穴部品の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 塑性加工は、据込みおよび前方押出し,
    後方押出し等の複合加工を加工速度0.3〜1.2m/
    秒の範囲内で行う鍛造加工である請求項3に記載のオー
    ステナイト系ステンレス鋼製深穴部品の製造方法。
  5. 【請求項5】 塑性加工は、オーステナイト系ステンレ
    ス鋼素材の加工温度が600℃以下となる温度に適宜加
    熱して行う鍛造加工である請求項3または4に記載のオ
    ーステナイト系ステンレス鋼製深穴部品の製造方法。
  6. 【請求項6】 塑性加工を行うダイスにエア抜き用およ
    び/またはオイル抜き用極小孔を形成する請求項3ない
    し5のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼
    製深穴部品の製造方法。
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