JP5053800B2 - 斜め有底筒状部材の製造方法 - Google Patents
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Description
据え込み加工により予備成形品を成形する予備成形工程と、前記予備成形品を鍛造して斜め有底筒状部材を成形する本成形工程を有し、
前記斜め有底筒状部材を、底部の傾斜方向の中間において鍛造方向に平行な面で仮想分割し、筒状部の高さの高い側を高半部とするともに低い側を低半部とし、
前記予備成形工程において成形する予備成形品を、前記斜め有底筒状部材の高半部に対応する第1半部と低半部に対応する第2半部に仮想分割し、前記第1半部と第2半部の体積比を前記斜め有底筒状部材の高半部と低半部の体積比に一致または近似させることを特徴とする斜め有底筒状部材の製造方法。
〔斜め有底筒状部材〕
斜め有底筒状部材(1)は、断面円形の筒状部(2)の一端が筒状部(2)の軸線(Qs)に直交する面で開口し、他端が軸線(Qs)に対して傾斜する底部(3)によって閉じられたカップ状成形品である。傾斜した底部(3)は楕円形を呈し、この底部(3)の外面に円形の窪み(4)が形成されている。また、楕円形の底部(3)の長径方向の一端には筒状部(2)から位置決め部(5)が突出している。
〔予備成形品〕
予備成形品(10)は概略円柱体であり、一方の端面は円柱体の軸線(QP)に直交し、他方の端面(11)は軸線(QP)に対して傾斜して楕円形を呈し、円形の窪み(12)が形成されている。楕円形の端面(11)の長径方向の一端には、周壁から突出する位置決め用凸部(13)が形成されている。前記位置決め用凸部(13)は、本成形工程においてダイス(20)に予備成形品(10)を装填する際に位置を決めるためのものである。
〔予備成形工程〕
素材を据え込み加工し、径を前記斜め有底筒状部材(1)と略同等となるように拡大するとともに、一方の端面を傾斜させて楕円形端面(11)を形成するとともに窪み(12)を形成し、かつ位置決め部(12)を突出させることにより、予備成形品(10)を製作する。
〔本成形工程〕
図3(A)(B)に示す鍛造装置は、ダイス(20)およびパンチ(26)を備えている。前記ダイス(20)は成形孔(21)の底部に斜め有底筒状部材(1)の中空部に対応する成形用凸部(22)が設けられ、その先端面(23)は前記斜め有底筒状部材(1)の底部(3)に対応して図面上右下がりに傾斜し、左側で高半部(SH)を成形し右側で低半部(SL)を成形するものとなされている。また、成形孔(21)の周壁に予備成形品(10)の位置決め用凸部(13)を嵌合させる溝(24)が設けられている。図中の(25)は鍛造品を突き出すためのノックアウトピンである。
この鍛造工程において、予備成形品(10)の体積比(VP1:VP2)は斜め有底筒状部材(1)の体積比(VSH:VSL)に一致または近似しているので、従来のフラットな予備成形品(体積比:VP1=VP2)からの鍛造よりもメタルフローが良くなる。このため、従来よりも低荷重でダイス内に材料を確実に充填することができ、低荷重で寸法精度の良い斜め有底筒状部材(1)を鍛造できる。また、低荷重で鍛造できることにより金型寿命が向上し、かつ巻き込み欠陥も抑制される。
表2に示す各実施例において、予備成形工程において据え込み加工により傾斜面を有する予備成形品を製作し、続いて本成形工程において、図3(A)(B)に示すダイス(20)およびパンチ(26)を用いて予備成形品を鍛造して斜め有底筒状部材(1)を鍛造した。
予備成形工程において、実施例1、2、4、5、7、8、10、11は、据え込み加工用素材として、表1の合金Bまたは合金Cの連続鋳造材をスライス切断したもの用い、実施例3、6、9、12は表1の合金Dを急冷凝固した粉末を固形化したものを押出し、この押出材をスライス切断したものを用いた。また、据え込み加工における成形温度は表2に示すとおりである。
本成形工程においては、ダイス(20)およびパンチ(26)に潤滑剤を塗布するとともに、予備成形品にボンデ処理を施して潤滑性を付与した。また、予備成形品は表2に示す温度に予備加熱し、ダイス(20)およびパンチ(26)もそれぞれ表2に示す温度に加熱した。
×:0.74MPa以上0.77MPa未満(500t以上520t未満)
○:0.72MPa以上0.74MPa未満(490t以上500t未満)
◎:0.71MPa以上0.72MPa未満(480t以上490t未満)
◎◎:0.71MPa未満(480t未満)
表3に示す各比較例において、据え込み加工または機械加工により鍛造に供する予備成形品を製作した。
(予備成形工程)
比較例21〜27、31〜33は据え込み加工によって予備成形品を製作した。据え込み加工用素材として、比較例21〜23、25、26、31、32は表1の合金A、B、Cの連続鋳造材をスライス切断したもの用い、比較例24、27、33は表1の合金Dを急冷凝固した粉末を固形化したものを押出し、この押出材をスライス切断したものを用いた。比較例21〜27の予備成形品は、図5(A)の素材(40)に参照されるような、両端面が軸線に直交する円柱体で傾斜面を有さない形状とした。比較例31〜33の予備成形品は、円柱体の両端面が共に7.5°に傾斜する形状とした。また、据え込み加工における成形温度は表3に示すとおりである。
(本成形工程)
実施例の本成形工程と同じく、ダイス(20)およびパンチ(26)に潤滑剤を塗布するとともに、予備成形品にボンデ処理を施して潤滑性を付与した。また、予備成形品は表3に示す温度に予備加熱し、ダイス(20)およびパンチ(26)もそれぞれ表3に示す温度に加熱した。そして、パンチ(26)を降下させて鍛造し、斜め有底筒状部材(1)を製作した。鍛造荷重の記号は実施例に準じる。
目視観察により評価した。
×:筒状部が均等に形成されていない
○:筒状部がほぼ均等に成形されている
◎:筒状部が均等に成形されている
巻き込み欠陥の深さによって評価した。
×:深さが1mm以上の巻き込み欠陥が発生した
○:巻き込み欠陥の深さが0.5mm以上1mm未満であった
◎:巻き込み欠陥が深さが0.3mm以上0.5mm未満であった
◎◎:巻き込み欠陥の深さが0.3mm未満であった
10万個の斜め有底筒状部材を製作するときのコストについて、同形状の有底筒状部材を鋳物で製作し、鋳物品1個あたりのコストを「1」とした場合のコストを相対的に比較した。
×:2以上
◎:1.5
300℃における高温疲労強度を測定した。
×:30MPa以上45MPa未満
○:45MPa以上60MPa未満
◎:60MPa以上
×:内部欠陥あり
○:内部欠陥なし
成形荷重、成形性、形態不良、機械特性、品質、コストの評価を総合して、下記の基準で評価した。
××:××が1つ以上
×:×が1つ以上
○:◎が1つ以上
◎:◎が2つ以上
◎◎:◎◎が1つ以上または◎が4つ以上
2…筒状部
3…底部
4…窪み
5…位置決め用凸部
SH…高半部
SL…低半部
10…予備成形品
11…端面
12…窪み
13…位置決め用凸部
P1…第1半部
P2…第2半部
20…ダイス
26パンチ
Claims (7)
- 筒状部の一端に該筒状部の軸線に対して傾斜する底部を有する斜め有底筒状部材を製造する方法において、
据え込み加工により予備成形品を成形する予備成形工程と、前記予備成形品を鍛造して斜め有底筒状部材を成形する本成形工程を有し、
前記斜め有底筒状部材を、底部の傾斜方向の中間において軸線を通り鍛造方向に平行な面で仮想分割し、筒状部の高さの高い側を高半部とするともに低い側を低半部とし、
前記予備成形工程において成形する予備成形品を、軸線を通り据え込み方向に平行な面で前記斜め有底筒状部材の高半部に対応する第1半部と低半部に対応する第2半部に仮想分割し、第1半部と第2半部の体積の差を、前記斜め有底筒状部材の高半部と低半部の体積の差よりも拡大することを特徴とする斜め有底筒状部材の製造方法。 - 前記斜め有底筒状部材は高半部の体積が低半部の体積よりも大きい請求項1に記載の斜め有底筒状部材の製造方法。
- 前記予備成形工程において、小径の素材から斜め有底筒状部材と同径に径を拡大した予備成形品を成形する請求項1または2に記載の斜め有底筒状部材の製造方法。
- 予備成形工程において、軸線に対して傾斜する端面を有する予備成形品を成形し、周壁の高さの高い側を前記第1半部とし低い側を前記第2半部とする請求項1〜3のいずれかに記載の斜め有底筒状部材の製造方法。
- 前記予備成形品は、鍛造用ダイスへの装填位置を決める位置決め部を有する請求項1〜4のいずれかに記載の斜め有底筒状部材の製造方法。
- 前記位置決め部は予備成形品の周壁から突出し、鍛造用ダイスに設けられた溝に嵌合される凸部である請求項5に記載の斜め有底筒状部材の製造方法。
- 底部に凹部を有する斜め有底筒状部材に対し、予備成形品の傾斜する端面に凹部を形成する請求項1〜6のいずれかに記載の斜め有底筒状部材の製造方法。
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