JP3588262B2 - 複合成形方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば棒状素材を予備成形した中間素材から、1回の成形工程によってエンジンバルブやプーリーシャフト等を成形する成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、棒状素材からエンジンバルブを製造するには、特開平4−193912号公報に開示されるように、棒状素材を1150〜1250℃まで加熱した状態で熱間加工している。しかしながら、この方法によると、設備が大掛りになるとともに、周囲が高温になり環境衛生の点からも好ましくない。
【0003】
そこで、クランクプレス装置やパーツフォーマ装置を用いた冷間加工(据込成形)でエンジンバルブを製造することも行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したクランクプレス装置による場合には、成形後の形状精度は良好であるが、成形速度を速めると傘部に割れが生じるため、据込成形に時間がかかり、量産性に課題がある。
また、パーツフォーマ装置による場合には、据込成形速度が速く量産性に優れているが、材料の変形が据込成形速度に追従できないため傘部と軸部に連なる傘R形状が滑らかに成形できないという課題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係るエンジンバルブの成形方法は、大径部と軸部を備えた素材の前記軸部を中径軸部と小径軸部に絞り成形し、この大径部と中径軸部と小径軸部とを備えた素材の前記中径軸部及び小径軸部を同一径の軸部に絞り成形して中間素材とし、この中間素材に対し1回の据込兼絞り成形にて最終製品形状まで成形するようにした。
【0006】
ところで、エンジンバルブ等の材料としては、オーステナイト系耐熱鋼及びマルテンサイト系耐熱鋼が用いられる。そして、これらの素材に所定の前処理を施すことで、限界据込み率が大幅に向上する知見を得た。
所定の前処理は、オーステナイト系耐熱鋼とマルテンサイト系耐熱鋼とで、全く異なり、オーステナイト系耐熱鋼については、固溶体範囲まで加熱した後急冷し、過飽和固溶状態を維持したまま成形を行い、マルテンサイト系耐熱鋼については、焼鈍した後に成形を行うことで、据込限界率が大幅に向上する。
【0007】
図1は、固溶体範囲まで加熱した後急冷し、過飽和固溶状態を維持したオーステナイト系耐熱鋼及び焼鈍したマルテンサイト系耐熱鋼のテストピース温度と限界据込み率との関係を示すグラフであり、上記の条件で行うことで、何れの耐熱鋼も低温(300℃以下)において限界据込み率が従来の素材に比較して大幅に向上することが分る。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図2(a)〜(c)は中間素材を得るまでの工程を説明した図、図3は本発明に係る複合成形方法を適用した工程を説明した図である。
【0009】
本発明にあっては、図2(a)〜(c)に示す工程によって、後述する1回の据込兼絞り成形によって製品の最終形状とすることができる中間素材を得る。
即ち、先ず図2(a)に示すように、第1の絞り成形装置のダイに棒状素材をセットし、パンチにて絞り成形することで、大径部と軸部とを成形する。
【0010】
次いで、図2(b)に示すように、大径部と軸部とを備えた素材を第2の絞り成形装置のダイにセットし、パンチにて軸部と中径軸部と小径軸部に絞り成形する。
【0011】
そして、図2(c)に示すように、大径部と中径軸部と小径軸部とを備えた素材を予備成形装置のダイにセットし、パンチにて大径部をオニオン形状に据込成形するとともに中径軸部と小径軸部については絞り成形にて同一径の軸部とした中間素材を得る。
【0012】
ここで、棒状素材から中間素材を得るために、合計3回の成形工程を経るようにしたのは、棒状素材から中間素材をいきなり成形すると、断面減少率や限界据込み率が限界値を超え、素材の一部に割れが発生するからである。
したがって、最終製品形状との関係で、1回の予備成形で中間素材が得られる場合もあり、逆に4回以上の成形工程を経る必要が生じる場合もある。
また、途中の成形工程において座屈の虞れがある場合には、本実施例のように中径軸部を一旦形成し、最後の予備成形において、当該中径軸部を消失するようにすればよい。
【0013】
以上の如くして中間素材を得たならば、図3に示す複合成形装置によって、据込成形と絞り成形とを同時に施す。即ち、複合成形装置はダイとパンチとからなり、ダイの上面にはバルブ傘部の下面形状に倣った成形面とバルブの軸部を絞り成形する成形ランドが設けられ、パンチ下面にはバルブ傘部の上面形状に倣った成形面が設けられている。このように、据込成形と絞り成形とを同時に施すことで、傘部と軸部とが段差なく連続した形状が得られる。
【0014】
図示例にあっては、中間素材の一端部をオニオン形状にしたが、図4に示すような、ある程度バルブ傘部に近い形状にしてもよい。
【0015】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、エンジンバルブ等を成形するにあたり、据込成形と絞り成形とを同時に行うことで、傘部と軸部とを同時にしかも1回の成形工程で製造するようにしたので、傘部と軸部との連続部の形状が精度よくスムーズに連続した形状となるので、後工程の研削加工を省略することが可能になる。
【0016】
また、冷間加工にて上記の工程を行うことで、加熱設備が不要になるので、装置が簡略化でき、環境衛生上も好ましく、また却って限界据込み率が向上するため、製品精度を高めることにもなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐熱鋼素材として、オーステナイト系耐熱鋼及びマルテンサイト系耐熱鋼を用いた場合の据込成形時の加熱温度(100℃〜600℃)と限界据込み率との関係を示すグラフ
【図2】(a)〜(c)は中間素材を得るまでの工程を説明した図
【図3】本発明に係る複合成形方法を適用した工程を説明した図
【図4】中間素材の別実施例を示す図
Claims (2)
- 大径部と軸部を備えた素材の前記軸部を中径軸部と小径軸部に絞り成形し、この大径部と中径軸部と小径軸部とを備えた素材の前記中径軸部及び小径軸部を同一径の軸部に絞り成形して中間素材とし、この中間素材に対し1回の据込兼絞り成形にて最終製品形状まで成形することを特徴とするエンジンバルブの成形方法。
- 請求項1に記載の複合成形方法において、前記素材はオーステナイト系耐熱鋼またはマルテンサイト系耐熱鋼とし、また前記成形は素材の第2変態点以下の温度で行う冷間加工とすることを特徴とするエンジンバルブの成形方法。
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- 1998-10-16 JP JP29481598A patent/JP3588262B2/ja not_active Expired - Fee Related
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