JP4019341B2 - 工具鋼の鍛造方法 - Google Patents
工具鋼の鍛造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4019341B2 JP4019341B2 JP29223799A JP29223799A JP4019341B2 JP 4019341 B2 JP4019341 B2 JP 4019341B2 JP 29223799 A JP29223799 A JP 29223799A JP 29223799 A JP29223799 A JP 29223799A JP 4019341 B2 JP4019341 B2 JP 4019341B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forging
- tool steel
- forged
- per pass
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被鍛造材に対し、その軸に直角の複数方向からの金敷による同時圧下動作と、その軸方向への移動動作とを交互に繰り返し加えて、前記被鍛造材をその軸方向に鍛伸する所謂高速鍛造法の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、鍛造方法として、鍛造ハンマ、鍛造プレスによる自由鍛造の方法が一般に用いられてきた。これらの方法は、所定の温度に加熱した被鍛造材を、固定の下金敷と昇降可能な上金敷との一対の金敷間で繰り返し圧下するものであった。
これら従来の方法では、SPM(槌打回数/分)が低いため、鍛造能率が低い、鍛造加工中の温度低下のため、一般には再加熱を必要とする等の問題があった。
【0003】
上記従来の鍛造方法に対して、棒状等の被鍛造材に対し、その軸に直角の複数方向からの金敷による同時圧下動作と、その軸方向への移動動作とを交互に高頻度で繰り返し加えて、前記被鍛造材をその軸方向に鍛伸する鍛造方法が公知である。該高速鍛造法は、鍛造能率が高く、またSPMしたがって時間当たりの鍛造加工熱(鍛造時の機械的エネルギが被鍛造材中で変換された熱量)が、大きいので加工中の冷却による温度低下が緩和され(または温度上昇する場合もある)、再加熱の必要性が解消または低減される利点がある。
【0004】
特許第2570808号は、高速鍛造法による工具鋼の鍛造方法を提案しており、それによると、被鍛造材が冷間工具鋼では、1パス当たりの減面率を20〜30%、送り速度を7〜10m/分、高速度工具鋼では、1パス当たりの減面率を28〜40%、送り速度を5〜8m/分とするとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の提案は、SPMに関して触れていないが、本発明者の調査では、そのSPMは200〜300回/分またはその前後程度と比較的高いものである。このため、冷間工具鋼および高速度工具鋼とも、鍛造効果が、丸断面の被鍛造材でいえばその半径の1/2の付近に集中する傾向があり、特に材料中心(半径0)部の材質改善効果が不足し易いことがサンプルテストで確認され、また鍛造加工熱による過度な昇温(過熱)が上記集中部に生じ易いことが推定された。
【0006】
本発明は、鍛造効果が、特定部へ集中するのが緩和されて全断面により平均的に及び、よって材料中心部の材質改善効果の向上と、局部的な過熱の抑制をなしつつ、能率的な鍛伸を目指す一方で、鍛造の初期であって鋳造組織が未だ十分破壊されていない脆性段階の材料、特に高速度工具鋼においても疵の発生を防止可能な工具鋼の高速鍛造方法を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記それぞれの課題に対して、SPM、1パス当たり減面率および送り速度の適切な組み合わせを実験結果から導き出してなされたものである。
本第1発明は、被鍛造材に対し、その軸に直角の複数方向からの金敷による同時圧下動作と、その軸方向への移動動作とを交互に繰り返し与えて、前記被鍛造材をその軸方向に鍛伸する鍛造方法において、前記被鍛造材は冷間工具鋼であり、前記圧下を60〜170回/分、1パス当たりの減面率を15〜33%、前記被鍛造材の挿入側での送り速度を2.5〜6.8m/分の範囲とすることを特徴とする工具鋼の鍛造方法である。
【0008】
また、本第2発明は、同様の鍛造方法において、前記被鍛造材は高速度工具鋼であり、前記圧下を60〜170回/分、1パス当たりの減面率を15〜31%、前記被鍛造材の挿入側での送り速度を2.5〜6.8m/分の範囲とすることを特徴とする工具鋼の鍛造方法である。
上記本第2発明において、被鍛造材の挿入側での送り速度は、1パス当たりの減面率が25〜31%の範囲では、4.5m/分以下とするのがよい。被鍛造材の挿入側での送り速度が4.5m/分を越える範囲は、1パス当たりの減面率が高いこととの組合せにより、過熱による異常組織を生じる傾向があるからである。
【0009】
また、上記第1および第2発明において、仕上げ鍛造等としてこれらの鍛造方法に引き続いて、圧下を170を越え240回/分以下、1パス当たりの減面率を2〜18%、前記被鍛造材の挿入側での送り速度を2.5〜9m/分の範囲として寸法精度の向上を図ることが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
高速鍛造法において、過熱の危険性は、1パス当たりの減面率と送り速度(該速度が大きいと、加工局部からその周辺や金敷への鍛造加工熱の熱伝導が制限され、また金敷との摩擦熱も増加する)の積にほぼ比例すると考えられる。
また該鍛造法では、通常、適当な1パス当たりの減面率による多数回のパスを繰り返すことで、必要な鍛練成形比を確保しており、また金敷は、汎用性の点から作業面を平面で構成して、丸断面材の成形は多角形で近似させているから、その真円度は多角形の角数を増加することで向上し、また平角材の厚み寸法精度は、被鍛造材の単位長さ当たりの打撃回数の増加で鍛造装置の剛性を補うようにしている。
【0011】
第1および第2発明において、SPMを60〜170回/分と比較的低く、かつ1パス当たりの減面率をそれぞれ15〜33%および15〜31%と比較的大きく設定したことにより、鍛造効果が断面の全般により平均的に及び、したがって、材料の中心部の材質改善効果の不足や鍛造加工熱の特定部への集中が防止される。
しかし、1パス当たりの減面率を大きく設定したことによる過熱の傾向を抑制するため、送り速度は比較的低く設定されている。
【0012】
該第1および第2発明において、SPMを低く設定する理由は、前記のように、1パス当たりの減面率を大きく設定することとの組合わせにより、鍛造効果を全断面により平均的に及ぼさせるためであり、SPMが170回/分を越えると、中心部への鍛造効果の不足、特定部の過熱による結晶粒の粗大化等の内部欠陥を生じ易くなり、一方60回/分未満では、鍛造作業能率が低下するとともに、材料温度の低下により疵が発生し易くなる。
【0013】
また、上記第1発明において、1パス当たりの減面率が33%越えると、へげ疵の発生、局部加工歪が塑性加工の限界を超えることによる疵の発生や過熱による結晶粒の粗大化等の内部欠陥の原因となり易く、第2発明でも31%越えると、ほぼ同様で、特に過熱による内部欠陥の原因となる傾向が強い。また、1パス当たりの減面率が15%未満では、鍛造能率の低下、材料温度の低下による疵の発生、中心部の鍛造効果不足による内部欠陥等の原因となる。
また、挿入側での送り速度が6.8m/分を越えると、過熱による結晶粒の粗大化等の内部欠陥の原因となり、送り速度が2.5m/分未満では、作業能率が低下し、また材料温度低下により疵の原因となる。
【0014】
該第1および第2発明において、1パス当たりの減面率が低い領域や、送り速度が低い領域は、鍛造の初期であって鋳造組織が未だ十分破壊されていない脆性段階の材料特に高速度工具鋼や、材料直径が大きく冷却が比較的緩慢な材料にそれぞれ有効な領域である。
【0015】
次に、これらの鍛造方法に引き続いて、仕上げ鍛造等として寸法精度の向上を図ることが望ましいく、この場合、SPMを高くすると、多角形の角数増加による真円度向上や材料送り量当たりの打撃回数増加による平角材等の高寸法精度と、送り速度したがって仕上げ鍛造能率とを両立可能となる。
一方、パス当たりの減面率は、SPMを高くすることと、送り速度を高くすることによる断面の特定部の過熱回避のため、および鍛造装置の能力の点から、逆に低くすべきである。
なお、これらの発明は仕上げパスを主対象とするから、低い1パス当たりの減面率としてよい。
【0016】
該仕上げ鍛造等としてパスにおいて、SPMが240回/分を越える領域は、実験で確認されていない領域であり、一方、SPMが170回/分以下では、真円度等の高い寸法精度と高い鍛造作業能率とを両立さることが困難となる。
このパスは、主に真円度等の寸法精度を高く維持しつつ、能率的な仕上げ鍛造を可能とせんとするものであり、1パス当たりの減面率は、これを高くする意義は少なく、本発明では寸法精度や送り速度との両立性の点から18%以下とした。なお、下限の2%は、丸断面材の仕上げパスにおける実質的最少の減面率である(金敷の圧下側死点の設定位置をその直前のパスのままとし、12角形断面を36角形断面に仕上げした場合)。
【0017】
次に、挿入側での送り速度が9m/分を越える領域の作業を可能とするためには、SPMを高くしたとしても長さ方向に過度に長い金敷が必要で、経済的に不利となる。送り速度が、2.5m/分未満では、作業能率が低下し、実用性が低下する。
【0018】
図1に、前述の提案の冷間工具鋼および高速度工具鋼に係る発明と、本願の各発明について、1パス当たりの減面率と送り速度との関係を示す。
図1によると、本願の第1および第2発明は、前記提案の冷間工具鋼に係る発明に対して、送り速度では明かに低く、1パス当たりの減面率では高い領域から低い領域にまで及んでいる。
この対比から、第1発明および第2発明は、▲1▼比較的大きな1パス当たりの減面率と比較的低いSPMとにより、鍛造効果を断面の全般により平均的に及ぼしつつ、大きい1パス当たりの減面率の見返りに送り速度を低くする本発明の要旨、および鍛造の初期の特に高速度工具鋼材料で直径が大きく、かつ脆性段階の材料を視野に入れた点とが端的に表れている。
なお、本発明者によると、冷間工具鋼と高速度工具鋼の間で、特に送り速度および1パス当たりの減面率に大きな差異を与えるべき理由は見出せなかった。
【0019】
本発明に係る冷間工具鋼の対象組成としては、JIS G 4404:1983の、主として冷間金型用とされているSKS3,31,93、94、95、SKD1、11、12の他、下記の組成のものが含まれる。
C:0.5〜2.8%、Si:0.15〜3.0%、Mn:0.1〜2.0%、Cr:0.5〜20%、WとMoの1種または1種をW/2+Moで0.5〜6%、V:0.05〜14%を含み、またはさらに、REM:0.001〜0.5%、Cu:0.1〜3%、Ni:0.2〜5%、、Co:0.1〜5.0%、Nb:0.01〜5%、Ti:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜2.0%のうち1種または2種以上からなるグループと、S:0.2%以下、Pb:0.4%以下、Se:0.3%以下、Bi:0.05%以下、Te:0.3%以下、Ca:0.002〜0.01%のうち1種または2種以上からなるグループの、1種または2種のグループを含有し、残部Fe及び不純物からなるもの。
【0020】
また、本発明に係る高速度工具鋼もJIS G 4403:1983に規定されているSKH2、3、4,10、51〜59の他、下記の組成のものが含まれる。
C:0.35〜2.7%、Si:0.1〜2%、Mn:0.1〜2%、Cr:2〜13%、WとMoの1種または1種をW+2Moで5〜30%、V:0.5〜10%を含み、またはさらに、Nb:0.01〜7%のグループとREMの1種または2種を合計で0.005〜0.6%のグループとB:0.001〜0.05%、Ti:2%以下、Zr:2%以下、Hf:2%以下、Y:2%以下、N:1%以下の1種または2種以上からなるグループとCo:15%以下、Ni:1%以下の1種または2種からなるグループのうち、1種または2種以上のグループを含有し、残部Fe及び不純物からなるもの。
【0021】
【実施例】
(実施例1、2)
被鍛造材として、JIS SKD11相当鋼であるC:1.5%、Si:0.25%、Mn:0.5%、Cr:12%、Mo:1.0%、V:0.4%、残部Fe及び不純物からなる丸断面の冷間工具鋼材を加熱炉で1100℃に加熱し、4個の金敷を有する高速四面鍛造機により鍛造した。
SPMは75〜150回/分、1打当たりの被鍛造材の自転角度は約30度とし、鍛造スケジュールは表1に示すものとした。但し、送り速度は挿入側での値である。また、本発明の実施例1,2における仕上げパスは、SPM:214回/分、1パス当たりの減面率:約2%、送り速度:4.3m/分、1打当たりの被鍛造材の自転角度10度とする1パスである。
【0022】
各鍛造材について、表面品質と内部欠陥について調査した結果を表1に示す。
該表によると、本発明の実施例1、2の材料は、表面疵がなく、内部は過熱による欠陥の発生が抑制されている。これに対し、比較例1は送り速度が7.5m/分と過度に高いため、また比較例1は1パス当りの減面率が35%と過度に高いため、それぞれ過熱を生じ、また比較例2では疵を発生している。本発明の実施例1、2の材料の中心部のミクロ検鏡の結果、中心部のミクロ品質が前記サンプルテストでの結果に比し、改善されていることが確認された。
【0023】
【表1】
【0024】
(実施例3、4)
被鍛造材として、C:1.0%、Si:0.3%、Mn:0.3%、Cr:4.2%、W:5.5%、Mo:6.5%、V:1.6%、Co8%残部Fe及び不純物からなる丸断面の高速度工具鋼材を加熱炉で1100℃に加熱し、高速四面鍛造機により鍛造した。
SPMは80〜160回/分、1打当たりの被鍛造材の自転角度は約30度とし、鍛造スケジュールは表1に示すものとした。但し、本発明実施例3、4における仕上げパスは、SPM:220回/分、1パス当たりの減面率:2%、送り速度:4.3m/分、1打当たりの被鍛造材の自転角度10度とする1パスである。
【0025】
各鍛造材について、表面品質と内部欠陥について調査した結果を表2に示す。該表によると、本発明の実施例3、4の材料は、前記実施例と同様に、表面疵がなく、内部は過熱による欠陥の発生が抑制されている。これに対し、比較例3は1パス当りの減面率が35%と過度に高いため、また比較例4は送り速度が7.2m/分と過度に高いため、それぞれ過熱を生じ、また比較例3では疵を発生している。また本発明の実施例1、2の材料の中心部のミクロ検鏡の結果、中心部のミクロ品質が前記サンプルテストでの結果に比し、改善されていることが確認された。また本発明の実施例の材料の中心部のミクロ検鏡の結果、中心部のミクロ品質が前記サンプルテストでの結果に比し、改善されていることが確認された。
【0026】
【表2】
【0027】
前記実施例1〜4の表面は、1打当たりの被鍛造材の自転角度10度とする仕上げパスによる期待通りの滑らかさであり、また、該仕上げパスの高SPMにより期待通りの作業時間短縮が得られ、仕上げ鍛造等における作業条件が適当であることが確認された。
【0028】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明は、SPM、1パス当たり減面率および送り速度の適切な組み合わせを実験結果から導き出してなされたものであり、本発明により、冷間工具鋼および高速度工具鋼に対して、鍛造効果が、特定部へ集中するのを緩和して全断面により平均的に及び能率的な鍛伸と、鍛造の初期の脆性段階の材料においても疵の発生を防止可能な工具鋼の高速鍛造方法が確立された。
【図面の簡単な説明】
【図1】 公知の提案の冷間工具鋼および高速度工具鋼に係る発明と、本願の各発明について、1パス当たりの減面率と送り速度との関係を示した図である。
Claims (4)
- 被鍛造材に対し、その軸に直角の複数方向からの金敷による同時圧下動作と、その軸方向への移動動作とを交互に繰り返し加えて、前記被鍛造材をその軸方向に鍛伸する鍛造方法において、前記被鍛造材は冷間工具鋼であり、前記圧下を60〜170回/分、1パス当たりの減面率を15〜33%、前記被鍛造材の挿入側での送り速度を2.5〜6.8m/分の範囲とすることを特徴とする工具鋼の鍛造方法。
- 被鍛造材に対し、その軸に直角の複数方向からの金敷による同時圧下動作と、その軸方向への移動動作とを交互に繰り返し加えて、前記被鍛造材をその軸方向に鍛伸する鍛造方法において、前記被鍛造材は高速度工具鋼であり、前記圧下を60〜170回/分、1パス当たりの減面率を15〜31%、前記被鍛造材の挿入側での送り速度を2.5〜6.8m/分の範囲とすることを特徴とする工具鋼の鍛造方法。
- 被鍛造材の挿入側での送り速度は、1パス当たりの減面率が25〜31%の範囲では、4.5m/分以下である請求項2の工具鋼の鍛造方法。
- 請求項1、2および3のいずれかに記載の鍛造工程に引き続いて、圧下を170を越え240回/分以下、1パス当たりの減面率を2〜18%、前記被鍛造材の挿入側での送り速度を2.5〜9m/分の範囲とする鍛造工程を組み合わせることを特徴とする工具鋼の鍛造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29223799A JP4019341B2 (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 工具鋼の鍛造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29223799A JP4019341B2 (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 工具鋼の鍛造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001105078A JP2001105078A (ja) | 2001-04-17 |
JP4019341B2 true JP4019341B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=17779255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29223799A Expired - Fee Related JP4019341B2 (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 工具鋼の鍛造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4019341B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104308054A (zh) * | 2014-10-05 | 2015-01-28 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种锻制方扁钢的方法 |
JP6146547B2 (ja) * | 2015-02-04 | 2017-06-14 | 日立金属株式会社 | 冷間工具材料、冷間工具およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-10-14 JP JP29223799A patent/JP4019341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001105078A (ja) | 2001-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4990398B2 (ja) | 熱間圧延用チタン素材およびその製造方法 | |
JPH0353385B2 (ja) | ||
CN111349804A (zh) | 一种Ti2AlNb合金板材制备方法 | |
JP4019341B2 (ja) | 工具鋼の鍛造方法 | |
JPH09108762A (ja) | 難加工性の鋼の線材から直棒を製造する方法および装置 | |
JP5437669B2 (ja) | 温熱間鍛造用金型 | |
JP5273952B2 (ja) | 熱間鍛造金型及びその製造方法 | |
JP4228328B2 (ja) | 熱間工具鋼の鍛造方法 | |
JP4408617B2 (ja) | 成形品とその製造方法 | |
JP4175209B2 (ja) | ガスタービン用高温部材 | |
JP3616204B2 (ja) | 表面処理に適した冷間工具鋼及びその金型並びに工具 | |
JP2006297427A (ja) | H型鋼圧延用鍛造スリーブロールの製造方法 | |
JP2019010654A (ja) | リング状素材の圧延方法 | |
JP6060714B2 (ja) | ディスク状鍛造品の製造方法 | |
JPH089045B2 (ja) | 冷間管圧延機用孔型ロール及びその製造方法 | |
JP2004100038A (ja) | 熱間圧延ままで球状化組織を有する低合金鋼材及びその製造方法 | |
JPH06142812A (ja) | 動力舵取装置用トーションバーの製造方法 | |
JPH01127132A (ja) | 熱間鍛造方法および装置 | |
JP2003251429A (ja) | ニッケル基合金の鍛伸方法 | |
JP3716454B2 (ja) | 温間ホビングによる高強度、高靭性金型の製造方法 | |
JPS6364488B2 (ja) | ||
JPS62211354A (ja) | 高速度工具鋼の製造方法 | |
JP2848497B2 (ja) | Bn含有快削鋼のクロスロール加工方法 | |
JP2959456B2 (ja) | 熱間製管方法 | |
JPH0762207B2 (ja) | 熱間圧延用鍛造ロール及びその製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070509 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070607 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070831 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070913 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131005 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |