JP4150927B2 - Roll forging method - Google Patents
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本発明は、型打鍛造に供する粗形材をロール鍛造する方法に関する。 The present invention relates to a method for roll forging a rough profile to be subjected to stamping forging.
例えば、自動車部品のステアリングナックルやコネクティングロッドのように軸方向に大きな径差のある部品を型打鍛造により製造する場合は、通常、ロール鍛造により異形の棒状粗形材(予備成形体)を成形し、この粗形材を型打鍛造に供するようにしている(例えば、特許文献1参照)。 For example, when manufacturing parts with large diameter differences in the axial direction, such as steering knuckles and connecting rods for automobile parts, by stamping forging, a deformed rod-shaped rough shape (preliminary product) is usually formed by roll forging. However, this rough shaped material is subjected to stamping forging (see, for example, Patent Document 1).
図4は、ステアリングナックルの型打鍛造に供する粗形材1を示したもので、一端側に大径部2を、中間に小径部3を、他端側に段付き中径部4をそれぞれ有すると共に、大径部2と小径部3との間並びに小径部3と中径部4との間をテーパ部5、6により連接した形状となっている。型打鍛造に際しては、図5に示されるように、鍛造型7に対し、そのインプレッション8の大端成形部8aに前記大径部2が位置するように粗形材1を位置決め載置し、これによりインプレッション8内に材料が十分にフィルアップして、所望形状のステアリングナックルが得られるようになる。
FIG. 4 shows a rough shaped member 1 used for steering forging of a steering knuckle. A large-
ここで、上記粗形材1を成形するためのロール鍛造は、図6に示されるように、外周面の一部に孔型部10を有する一対のロール型11、12を相互に逆方向に回転させ、この回転するロール型11、12の孔型部10にマニプレータ13により一端部が支持された加熱状態の棒状素材14を通して行われる。この場合、棒状素材14から1回で最終形状(粗形材1)とすることは困難なため、通常、ロール型11、12の軸方向に所定のピッチで複数の孔型部10を配列し、マニプレータ13により棒状素材14を90度回転させながら所定のピッチずつ横送りし、例えば、図7に示されるように断面形状をオーバルからスクエアへ、スクエアからオーバルへと変化させながら、複数パス(ここでは、4パス)をかけて所望形状の粗形材1を成形するようにしている。なお、棒状素材14の、マニプレータ13により把持された部分は未成形部として残るが、この未成形部(非成形部)は、そのまま前記粗形材1の大径部2となる。
Here, as shown in FIG. 6, roll forging for forming the rough shape member 1 is performed in such a manner that a pair of roll dies 11 and 12 having a
ところで、上記したロール鍛造に用いられるロール型11、12は、図8に示されるように、その孔型部10の端面15と型面16との交差部位Pが、粗形材1における大径部(未成形部)2とテーパ部(成形部)5との境界A(図4)に合せて設定されている。しかるに、上記したようにマニプレータ13により棒状素材14を所定ピッチで横送りしながら複数パスをかけて成形を行う場合は、マニプレータ13の移動ピッチがわずかにずれると、前記交差部位Pが棒状素材14に鋭く食い込み、前記境界A付近に大きな傷が付いて成形不良となる。そこで、従来は、同じく図8に示されるように、交差部位Pに沿って適当大きさ(5〜15mm)の面取りアール(R)を設け、前記した傷の発生を防止するようにしていた。
しかしながら、上記交差部位Pに面取りアールを設けたロール型11、12を用い、アルミニウム系棒状素材14を対象にロール鍛造を行うと、図9に示されるように、大径部(未成形部)2とテーパ部5との境界A付近に段差Sが生じ易くなる(鉄系材料では、このような段差Sは生じない)。そして、このような段差Sを有する粗形材1を前記鍛造型7(図5)に供して型打鍛造を行うと、図10に示すように、前記段差Sが鍛造品Fに傷または稜線Lとして明瞭に残り、品質上問題となる。前記段差Sは、アルミニウム系材料と鉄系材料との材料特性の差、特に加工硬化指数の差により生じたものと推定される。すなわち、アルミニウム系材料の場合は、加工硬化指数が小さいため、前記面取りアールを設けた部分17(図8)に接触する部分が局所的に押込まれ易くなり、これが原因していると推定される。
However, when roll forging is performed on the aluminum-based rod-
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、アルミニウム系材料を対象にしても、未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることがないロール鍛造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the problem is that even if an aluminum-based material is targeted, a step may be generated near the boundary between the unformed part and the formed part. There is no roll forging method.
上記課題を解決するため、本発明に係るロール鍛造方法は、相互に反対方向に回転する一対のロール型の孔型部にアルミニウム系棒状素材を通して型打鍛造用粗形材を成形するロール鍛造方法において、前記ロール型の孔型部の端面を、該孔型部の端面と型面との交差部位を棒状素材における非成形部と成形部との境界に合わせて設計された従来のロール型の規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度だけ変位させ、前記変位させた端面を含む面と前記孔型部の型面の延長面とが交差する部位に沿って、前記従来のロール型における前記孔型部の端面と型面との交差部位付近を起点とする、前記従来のロール型の面取りアールと同じ大きさの面取りアールを設定することすることにより、前記ロール型の孔型部が、前記従来のロール型の加工対象ワークと同形状のアルミニウム系棒状素材に接触し始める際、前記ロール型の面取り部を棒状素材の外周面の外側に置くことを特徴とする。この場合、前記ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも少なくとも3度変位させることが望ましい。 In order to solve the above-mentioned problems, a roll forging method according to the present invention is a roll forging method in which a rough shaped material for punching forging is formed through an aluminum-based rod-shaped material in a hole mold part of a pair of roll molds rotating in opposite directions. In the conventional roll mold, the end surface of the hole mold portion of the roll mold is designed in accordance with the boundary between the non-molded portion and the molded portion of the rod-shaped material at the intersection between the end surface of the hole mold portion and the mold surface. It is displaced by a predetermined angle to the front side in the rotational direction from the prescribed end surface, and along the portion where the surface including the displaced end surface intersects the extended surface of the mold surface of the hole mold part, the conventional roll mold By setting a chamfering radius of the same size as the chamfering radius of the conventional roll type, starting from the vicinity of the intersection of the end surface of the hole mold portion and the mold surface, the hole type portion of the roll type, Processing of the conventional roll type When starting to contact the aluminum-based stick-shaped material elephant work the same shape, and wherein placing the chamfered portion of the rolled outside the outer peripheral surface of the rod-like material. In this case, it is desirable that the end face of the roll-type hole part is displaced at least 3 degrees from the specified end face.
このように行うロール鍛造方法においては、ロール型の孔型部の端面を、規定の端面よりも回転方向前側へ所定角度だけ変位させ、変位させた端面を含む面と孔型部の型面の延長面とが交差する部位に沿って、新たに従来のロール型の面取りアールと同じ大きさの面取りアールを設定することで、ロール型の孔型部が棒状素材に接触し始める際、その面取り部が棒状素材の外周面の外側に置かれ、したがって面取り部によって素材が局所的に押込まれることはなくなる。すなわち、従来のロール型の加工対象ワークと同形状のアルミニウム系材料を対象にしても、未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることはなくなり、この結果、その後の型打鍛造において鍛造品に、段差に起因する傷または稜線が発生することがなくなる。 In the roll forging method performed in this way, the end surface of the hole mold part of the roll mold is displaced by a predetermined angle to the front side in the rotational direction from the specified end surface , and the surface including the displaced end surface and the mold surface of the hole mold part By setting a new chamfering radius that is the same size as the conventional roll-type chamfering radius along the part where the extension surface intersects, the chamfering of the roll-type hole portion when it begins to contact the rod-shaped material The portion is placed outside the outer peripheral surface of the rod-shaped material, so that the material is not locally pushed by the chamfered portion. That is, even if an aluminum-based material having the same shape as the workpiece to be processed in the conventional roll mold is used, there is no step near the boundary between the unformed part and the formed part. Scratches or ridge lines due to steps are not generated in the forged product.
本発明に係るロール型を用いて行うロール鍛造方法によれば、棒状素材としてアルミニウム系材料を用いても、その未成形部と成形部との境界付近に段差が生じることがないので、その後の型打鍛造により得られる鍛造品の品質は良好となる。 According to the roll forging method performed using the roll die according to the present invention, even if an aluminum-based material is used as the rod-shaped material, there is no step near the boundary between the unformed part and the formed part. The quality of the forged product obtained by stamping forging is good.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明の1つの実施形態としてのロール型の要部構造を示したものである。なお、本ロール型は、前記ステアリングナックルの型打鍛造に供するアルミニウム系粗形材1(図4、5)をロール鍛造するためのもので、その全体的な構造は図6に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本実施形態において、ロール型11、12の孔型部10の端面15´は、従来の端面(規定の端面)15よりも回転方向前側へθ度だけ変位させた面内に設定されている。また、前記新たに設定した孔型部10の端面15´を含む面と孔型部10の型面16の延長面との交差部位P´に沿って面取りアール(R´)が設定されている。なお、図1中、ロール型11、12の外周を囲む二点鎖線Cは、一対のロール型11、12の間に設定されるクリアランスの境界線を表わしている。
FIG. 1 shows a main structure of a roll type as one embodiment of the present invention. The present roll-type, the aluminum-based coarse profile 1 to be subjected to stamping forging of steering knuckle (Fig 4, 5) intended to roll forging, as the overall structure thereof is shown in FIG. 6 Since they are the same, here, the same parts are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the
ところで、従来のロール型11、12において、その孔型部10の端面15と型面16との交差部位Pは、図2に示すように、ロール型11、12の孔型部10に通される棒状素材14の外周面に整合する位置に設定されていた。これに対し、本実施形態における交差部位P´は、上記したように孔型部10の規定の端面15よりも回転方向前側へθ度だけ変位させた面と孔型部10の型面16の延長面との交差部位となっているので、棒状素材14の外周面の外側に設定される。ここで、前記回転方向前側へ変位させる角度θを3度程度とし、かつ面取りアール(R´)の大きさを従来の面取りアール(R)と同じ大きさ(5〜15mm)とすると、該面取りアール(R´)の起点は、従来の交差部位Pとほぼ一致し、新たに面取りアール面(R´)を設けた面取り部17´の全体は、棒状素材の外側に置かれるようになる。
By the way, in the
上記したロール型11、12によるロール鍛造は、従来と全く同じであり、前記図6、7に示した態様で、マニプレータ13により棒状素材14を90度回転させながら所定のピッチずつ横送りし、断面形状をオーバルからスクエアへ、スクエアからオーバルへと変化させながら、複数パスをかけて所望形状の粗形材1を成形する。しかして、このロール鍛造に際しては、上記したように孔型部10の面取り部17´の全体が棒状素材14の外周面の外側に置かれることから、該面取り部17´によって素材14が局所的に押込まれることはなくなる。すなわち、従来のロール型の加工対象ワークと同形状のアルミニウム系材料を対象とし、上記したようにマニプレータ13により棒状素材14を所定ピッチで横送りしながら複数パスをかけて成形を行う場合に、マニプレータ13の移動ピッチがわずかにずれても、図9に示したように、大径部(未成形部)2とテーパ部5(成形部)との境界A付近に段差Sが生じることはなくなり、この結果、型打鍛造により得られる鍛造品に、段差に起因する傷または稜線(図10)が生じることもなくなる。
The roll forging by the roll dies 11 and 12 described above is exactly the same as the conventional one, and in the mode shown in FIGS. 6 and 7, the bar-
因みに、従来のように棒状素材14の外周面上に設定される交差部位Pに沿って面取りアール(R)を設けた場合は、図2に示されるように、ロール鍛造に際して、その面取り部17の一部が素材14に食込むようになり、これにより未成形部2と成形部5との境界A付近に前記段差Sが発生し易くなる。なお、孔型部10の新たな端面15´を規定の端面15よりも回転方向前側へ変位させる角度θは、3度よりも大きくてもよいが、あまり大きいと、いたずらに孔型部10の体積が増して、重量増加やコスト上昇を招くので、3度かこれに近い値とすれば十分である。
Incidentally, when chamfering radius (R) is provided along the intersecting portion P set on the outer peripheral surface of the rod-
上記実施形態のように孔型部10の端面15´を規定の端面15よりも3度だけ回転方向前側に変位する面内に設定し、かつこの面と型面16との延長面との交差部位P´に沿って面取りアール(R´)を設定したロール型11、12(図1)を用い、JIS 6061系アルミニウム合金からなる、外径90mmの棒状素材を対象にロール鍛造を行い、図4に示した形状の粗形材1(本発明材)を成形した。ロール鍛造は、前記棒状素材を450℃に加熱し、前記図6および7に示した態様で、4パスをかけて行った。粗形材1は、その小径部3の直径を40mm、該小径部3と未成形部2とを接続するテーパ部5の長さを236mmとした。また、比較のため、従来と同じロール型11、12(図8)を用い、前記と同じ条件でロール鍛造を行って同じ寸法形状の粗形材(比較材)を得た。そして、成形後、図3に示すように未成形部2からテーパ部5にかけて所定長さにわたって、形状測定器により高さを連続的に測定し、本発明材と比較材について寸法変化を求めた。図3は、その結果を示したもので、本発明材は、境界Aを挟んで未成形部2からテーパ部5へ滑らかに高さが推移しているのに対し、比較材は。境界Aよりもテーパ部5側で大きく高さが落ち込んでおり、段差Sが発生している様子が明らかである。
As in the above embodiment, the
10 孔型部
11、12 ロール型
14 棒状素材
15 規定の端面
15´ 新たに設定した端面
16 型面
17 従来の面取り部
17´ 新たに設定した面取り部
R 従来の面取りアール
R´ 新たに設定した面取りアール
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