JP5059337B2 - 鋳造物の組織改質方法 - Google Patents
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Description
回転工具を回転軸線まわりに前記周方向一方に回転させながら、回転工具を基部の軸線方向先端部から鋳造物に圧入して、回転工具の外周部分を鋳造物に対して摺接回転させて、摩擦熱を発生させ、前記凸部によって鋳造物の少なくとも一部を塑性流動させる流動化工程と、
鋳造物から回転工具を引抜く引抜き工程とを含み、
準備工程では、略円柱状の下穴を形成する下穴部を有する鋳造物を準備し、
流動化工程では、回転工具を回転軸線まわりに前記周方向一方に回転させながら、回転軸線を下穴の軸線と略同一に保った状態で、回転工具を基部の軸線方向先端部から鋳造物の下穴部に圧入して、回転工具の外周部分を下穴部の内周部分に対して摺接回転させて、摩擦熱を発生させ、前記凸部によって下穴部の内周部分を塑性流動させ、
流動化工程で、基部を鋳造物の下穴部に圧入する設定圧入量B2は、回転工具圧入前における下穴の深さ寸法Hh未満に設定され(B2<Hh)、かつ鋳造物に没入する部分の回転工具の体積Vpが回転工具圧入前における下穴の容積Vhよりも大きい(Vp>Vh)値に設定されることを特徴とする鋳造物の組織改質方法である。
凹部は、凸部の基部半径方向最外周端が回転軸線まわりに一周する回転軌跡よりも、基部半径方向内方に窪む退避面を有することを特徴とする。
一方に開放する凹所を形成する凹部と、
内部に流体を貯留または流通させるための流体空間とを有し、
塑性流動した流動体が固化した改質層が、凹部と流体空間との間の領域に介在していることを特徴とする鋳造物である。
性および液密性に関する信頼性を向上することができる。
Control)フライス盤を用いて実現される。改質装置の工具チャック部分に回転工具20が装着され、ワーク保持テーブルに鋳造物19が固定された状態で、鋳造物の組織改質作業が行われる。工具チャック部分の回転軸線と、回転工具20の回転軸線L1とが一致した状態で、回転工具20の軸体30が工具チャック部分に装着される。また少なくともプローブ33が工具チャック部分から露出し、本実施の形態では、ショルダ部30aおよびプローブ33が工具チャック部分から露出する。また回転工具20の軸線と、鋳造物19の下穴34とが同軸配置可能に、回転工具20と鋳造物19とが改質装置に装着される。
)。これによって基部31が下穴部36の底面139に接触するまえに、ショルダ部30aが下穴部36の上面70に接触する。したがって基部31の軸線方向先端部31aが、下穴部36の底面139に接触して、底面139に没入することが防がれる。ここで基部31の軸線方向寸法Hpは、基部31の軸線方向先端部31aから軸線方向後端部31bまでの軸線方向寸法である。本実施の形態では、基部31の深さ寸法Hpは、40mmに形成される。また下穴34の深さ寸法Hhは、41mmに選択される。このように下穴34の深さ寸法Hhから、基部31の深さ寸法Hpを減算した値(Hh−Hp)は、予め定められる隙間設定値に設定される。たとえば隙間設定値は、1〜2mmに設定され、本実施の形態では、1mmに設定される。
工具20の回転速度C2,C3よりも高く設定される。また圧入時における回転工具20の軸線方向移動速度V1の絶対値が、引抜き時における回転工具20の軸線方向移動速度V2の絶対値よりも低く設定される。ツール圧入時は、下穴部36の温度が低く硬いので、多くの摩擦熱が必要なために、高速回転でかつ、低速軸線方向移動とすることが好ましい。圧入時の回転速度C1を高くすることで、多くの摩擦熱を与えることができ、比較的短時間で下穴部36を軟化させることができる。また圧入時の軸線方向移動速度V1を低くすることで、下穴部36が硬い状態で基部31が下穴部36を押圧することが防がれ、基部31が損傷することを防ぐことができる。
大きくすることができるので、下穴部36を丸穴加工して嵌合凹部73を形成しても、嵌合凹部73の内周部分に改質層39が残留しやすい。残留した改質層39は、鋳造欠陥40による循環路35と嵌合凹所72との連通を阻止する。したがって循環路35を流れる流体が、嵌合凹所72から漏洩することを防止することができ、その漏洩効果を高めることができる。
物19のうちで、下穴部36の底面139と、底面139と反対側の反対面140との間の軸線方向寸法である厚み方向寸法Hcが小さい場合など、裏当て部材141を反対面140に当接させた状態で、組織改質処理を行うことが好ましい。本実施の形態では、底面139と、底面139よりも軸線方向一方Z1側となる反対面140との厚み寸法Hcが4mm以下であると、裏当て部材141を用いる。具体的には、準備工程において、裏当て部材141を準備して、下穴部36の開口部と反対側の反対面140に、裏当て部材141を押圧して、裏当て部材141で下穴部36を支持する。この状態で、流動化工程を行う。
mm以上3.0mm以下に選択される。また回転工具20が、回転軸線L1に垂直な方向に移動する移動速度C4は、0.5〜3.0mm/s以下に選択される。これによって回転工具20および改質装置に与える負荷を減らすことができる。
、引抜き部分は、最終的に鋳造物39から切除される部分に形成されることが好ましい。また本実施の形態では、図17(3)に示すように、改質層39が凹所50に露出するように鋳造物19を部分的に切削したが、図17(2)に示す状態で作業を終了してもよい。
れる。このように第2回転工具120のプローブ133は、スパイラルタップ状に形成される。
20 回転工具
30 ショルダ部
31 基部
32 凸部
33 プローブ
34 下穴
35 循環路
36 下穴部
38 流動体
39 改質層
61 傾斜溝
Claims (7)
- 回転軸線まわりに回転駆動される軸体と、軸体に連なって回転軸線と同軸の略円柱状に形成される基部と、基部の外周部分に形成されて基部の半径外方に突出して、回転軸線まわりに周方向一方に向かうにつれて、基部の軸線方向先端部から軸線方向後端部に近接する方向に傾斜して延びる凸部とを有する回転工具を準備するとともに、鋳造物を準備する準備工程と、
回転工具を回転軸線まわりに前記周方向一方に回転させながら、回転工具を基部の軸線方向先端部から鋳造物に圧入して、回転工具の外周部分を鋳造物に対して摺接回転させて、摩擦熱を発生させ、前記凸部によって鋳造物の少なくとも一部を塑性流動させる流動化工程と、
鋳造物から回転工具を引抜く引抜き工程とを含み、
準備工程では、略円柱状の下穴を形成する下穴部を有する鋳造物を準備し、
流動化工程では、回転工具を回転軸線まわりに前記周方向一方に回転させながら、回転軸線を下穴の軸線と略同一に保った状態で、回転工具を基部の軸線方向先端部から鋳造物の下穴部に圧入して、回転工具の外周部分を下穴部の内周部分に対して摺接回転させて、摩擦熱を発生させ、前記凸部によって下穴部の内周部分を塑性流動させ、
流動化工程で、基部を鋳造物の下穴部に圧入する設定圧入量B2は、回転工具圧入前における下穴の深さ寸法Hh未満に設定され(B2<Hh)、かつ鋳造物に没入する部分の回転工具の体積Vpが回転工具圧入前における下穴の容積Vhよりも大きい(Vp>Vh)値に設定されることを特徴とする鋳造物の組織改質方法。 - 軸体は、基部の軸線方向後端部に連なって形成されて、回転軸線まわりの凸部の回転半径を超える半径を有する円柱状のショルダ部が形成され、基部の軸線方向寸法は、回転工具圧入前における下穴の深さ寸法未満に選ばれることを特徴とする請求項1に記載の鋳造物の組織改質方法。
- 基部の直径が、回転工具圧入前における下穴の内径以上に選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の鋳造物の組織改質方法。
- 回転軸線まわりの凸部の回転半径が回転工具圧入前における下穴の半径を超え、基部の直径が下穴の内径未満に選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の鋳造物の組織改質方法。
- 回転工具は、前記凸部に対して周方向に隣接しかつ軸線方向に延びる凹部を有し、
凹部は、凸部の基部半径方向最外周端が回転軸線まわりに一周する回転軌跡よりも、基部半径方向内方に窪む退避面を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の鋳造物の組織改質方法。 - 流動化工程では、回転軸線まわりに前記周方向一方に回転させながら、回転軸線とは異なる予め定める公転軸線まわりに、基部の半径以下の回転半径で、回転工具を角変位移動させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の鋳造物の組織改質方法。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載の鋳造物の組織改質方法が施された鋳造物であって、
一方に開放する凹所を形成する凹部と、
内部に流体を貯留または流通させるための流体空間とを有し、
塑性流動した流動体が固化した改質層が、凹所と流体空間との間の領域に介在していることを特徴とする鋳造物。
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