JP6070456B2 - 熱間鍛造方法および荒地工程の熱間鍛造型 - Google Patents

熱間鍛造方法および荒地工程の熱間鍛造型 Download PDF

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本発明は、予備成形体を荒地形状の周囲にバリが形成された荒成形体に成形する荒地工程と、荒地成形体を最終成形体の周囲にバリが形成された仕上成形体に成形する仕上工程とを行う熱間鍛造方法に関する。また、本発明は、荒地工程に用いられる荒地工程の熱間鍛造型に関する。
従来から、異形部品(複雑な形状の部品)の製造工程では、加熱して曲げ加工等が施された金属材料を金型で挟圧して、金属材料を製品形状に沿わせて成形する熱間鍛造が行われている。このような異形部品としては、例えば、自動車のエンジン部品であるクランクシャフトやコネクティングロッド等がある。
熱間鍛造は、金属材料を最終成形品に対して角部等が単純化された荒地形状の荒地成型品を成形する荒地工程と、荒地成形体を仕上形状に成形する仕上工程とにおいて行われる。
特許文献1に開示される技術では、予備成形(荒地成形)の際に、熱間鍛造によって仕上成形の段階における正規のバリ位置よりも上方に、予備成形品(荒地成形体)のバリを形成する。つまり、特許文献1に開示される技術では、予備成形品のバリの内周縁部に形成される繋ぎ部の位置を高くしている。
これにより、特許文献1に開示される技術では、繋ぎ部が仕上型の下型のエッジ部に当たることを防止して、予備成形型の摩耗によって繋ぎ部の曲率半径が大きくなった場合でも、予備成形品を仕上型の下型に正確にセットできるようにしている。
このような特許文献1に開示される技術では、図9(a)に示すように、仕上型の上型によって予備成形品のバリを正規の位置に押し下げることとなる。
この場合、図9(b)に示すように、予備成形品は、その短手方向中央部等を支点として、短手方向両端部が下側にたわんでしまう可能性がある(図9(b)に示す矢印参照)。この場合には、予備成形品がたわんだ分だけ下型に金属材料が充満しやすくなってしまう。
従って、図9(c)に示すように、特許文献1に開示される技術では、下型に金属材料が充満した後で、上型に金属材料が充満してしまう可能性がある。この場合には、上型に金属材料を充満させるために必要な成形荷重が増大してしまう。
つまり、特許文献1に開示される技術では、仕上工程において、下型と上型とで金属材料が充満するタイミングが大きくずれてしまい、その結果、成形荷重が増大してしまう可能性がある。
特開平2−121743号公報
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、成形荷重の増大を抑制できる熱間鍛造方法および熱間鍛造型を提供するものである。
請求項1においては、棒状素材を予備成形体に成形する予備成形工程と、荒地成形型を用いて、前記予備成形体を荒地形状の周囲にバリが形成された荒地成形体に成形する荒地工程と、仕上成形型を用いて、前記荒地成形体を最終成形体の周囲にバリが形成された仕上成形体に成形する仕上工程とを行う熱間鍛造方法であって、前記荒地工程では、前記荒地成形体の短手方向両側のいずれか一方の前記バリを、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも高い位置に形成し、前記短手方向両側の他方の前記バリを、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも低い位置に形成し、前記荒地成形体の長手方向に沿った複数の位置において、前記短手方向両側の高さ位置の関係を入れ替えて前記バリを形成し、前記仕上工程では、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも高い位置に形成した前記荒地成形体のバリを、前記仕上成形型で押し下げるとともに、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも低い位置に形成した前記荒地成形体のバリを、前記仕上成形型で押し上げる、ものである。
請求項2においては、前記荒地工程では、前記最終成形体の高さ方向中央部から同じ距離だけ離れた位置に、前記短手方向両側のバリを形成する、ものである。
請求項3においては、一対の第一金型および第二金型からなり、前記第一金型および前記第二金型を型閉めした状態で、前記第一金型の内面に形成される第一成形面と前記第二金型の内面に形成される第二成形面とによって、最終成形体に応じた荒地形状となるインプレッションを形成し、かつ、前記第一成形面の外周側に形成される第一余肉部と前記第二成形面の外周側に形成される第二余肉部とによって、前記インプレッションの外周側にフラッシュランドを形成する荒地工程の熱間鍛造型であって、前記フラッシュランドは、短手方向両側のいずれか一方が、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも高い位置に形成され、前記短手方向両側の他方が、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも低い位置に形成され、長手方向に沿った複数の位置において、前記短手方向両側の位置関係が入れ替えられる、ものである。
請求項4においては、前記短手方向両側のフラッシュランドは、前記最終成形体の高さ方向中央部から同じ距離だけ離れた位置に形成される、ものである。
本発明は、成形荷重の増大を抑制できる、という効果を奏する。
熱間鍛造方法の流れを示す図。 熱間鍛造方法の各工程における金属材料の加工状況を示す模式図。 荒地成形型の断面図。(a)左側よりも右側の下側余肉部の高さ位置が高い部位を示す図。(b)左側よりも右側の下側余肉部の高さ位置が低い部位を示す図。 荒地成形型の下型を示す図。(a)斜視図。(b)平面図。 荒地成形型の下型および上型を型閉めしたときの状態を示す断面図。(a)左側よりも右側の下側余肉部の高さ位置が高い部位を示す図。(b)左側よりも右側の下側余肉部の高さ位置が低い部位を示す図。 荒地工程における予備成形体の加工状況を示す断面図。(a)下型および上型を型閉めしている状態を示す図。(b)下型および上型の型閉めが完了した状態を示す図。 仕上成形型の下型および上型を示す断面図。(a)型閉め前の状態を示す図。(b)型閉めしたときの状態を示す図。 仕上工程における荒地成形体の加工状況を示す断面図。(a)下型および上型で荒地成形体を押圧する様子を示す図。(b)荒地成形体に作用するモーメントを示す図。(c)下型および上型の型閉めが完了した状態を示す図。 従来の仕上工程を示す断面図。(a)下型および上型で予備成形品を押圧する様子を示す図。(b)予備成形品に作用するモーメントを示す図。(c)下型に金属材料が充満した状態を示す図。
以下では、本実施形態の熱間鍛造方法について説明する。
熱間鍛造方法は、金属材料に外力を加えることで、金属材料を所定形状に成形するものであり、例えば、異形部品(複雑な形状の部品)の製造等に好適に用いられる(図2参照)。
本実施形態の熱間鍛造方法では、クランクジャーナルW51およびクランク部W52等を備えるクランクシャフトW50を製造するものとする。
なお、本発明に係る熱間鍛造方法の製造対象は、これに限定されるものでなく、例えば、コンロッドおよびナックルアーム等であっても構わない。
図1に示すように、熱間鍛造方法は、切断工程S10、加熱工程S20、予備成形工程S30、荒地工程S40、仕上工程S50、トリミング工程S60、冷却工程S70、ショットブラスト工程S80、および検査工程S90等を行う。
切断工程S10では、円柱状の金属材料であるビレットを、最終成形体であるクランクシャフトW50(図2(f)参照)の寸法等に基づいて所定の長さに切断する。前記ビレットの直径は、クランクシャフトW50の形状および寸法等に基づいて設定される。
図2(a)に示すように、熱間鍛造方法では、このような切断工程S10を行うことによって棒状素材W10を準備する。
図1に示すように、加熱工程S20では、ヒーター等によって棒状素材W10を所定の温度まで加熱する。
図1および図2(b)に示すように、予備成形工程S30では、加熱した棒状素材W10に対して曲げ加工等を施して、棒状素材W10を予備成形体W20に成形する。
予備成形体W20は、クランクシャフトW50の形状等に基づいて適宜の形状に形成される。
図1および図2(c)に示すように、荒地工程S40では、熱間鍛造によって予備成形体W20に外力を加え、予備成形体W20を荒地成形体W30に成形する。
荒地成形体W30は、クランクシャフトW50に対して角部等が単純化された荒地形状の周囲にバリW31が形成されたものである。
荒地工程S40については後で詳述する。
図1および図2(d)に示すように、仕上工程S50では、熱間鍛造によって荒地成形体W30に外力を加え、荒地成形体W30を仕上成形体W40に成形する。
仕上成形体W40は、クランクシャフトW50の周囲にバリW41が形成されたものである。
仕上工程S50については後で詳述する。
図1および図2(e)に示すように、トリミング工程S60では、切刃が設けられる金型等を用いて、仕上成形体W40に形成されたバリW41を除去する。
これにより、図2(f)に示すように、仕上成形体W40は、バリW41が切り離され、最終成形体であるクランクシャフトW50となる。
図1に示すように、冷却工程S70では、クランクシャフトW50を放冷した後で水冷し、ショットブラスト工程S80を行うことができる程度に低い温度までクランクシャフトW50を冷却する。
ショットブラスト工程S80では、冷却したクランクシャフトW50に対して粒体を高速で衝突させ、クランクシャフトW50の表面を仕上げる。
検査工程S90では、クランクシャフトW50に対して、欠肉やクラック等の鍛造欠陥についての検査を行う。
これにより、熱間鍛造方法では、クランクシャフトW50を製造する。
次に、荒地工程S40について説明する。
荒地工程S40では、図3に示す荒地成形型10を用いて熱間鍛造を行う。
このため、まず、荒地成形型10について説明する。
なお、以下では、図3(a)に示す矢印U方向を上方向として上下方向を規定する。また、以下では、図3(b)に示す矢印L方向を左方向として左右方向を規定する。
荒地成形型10は、下型20および上型30を具備する。
図4に示すように、下型20は、クランクシャフトW50の軸方向を長手方向とする平面視略長方形状に形成される。下型20の内面(上面)には、下側成形面21および下側余肉部22a〜22eが形成される。
下側成形面21は、荒地形状の下側に対応する形状に形成される。
下側余肉部22a〜22eは、下側成形面21の外周側に形成される。図3に示すように、下側余肉部22a〜22eは、下型20の短手方向(図3における左右方向)に沿った断面視において、下側成形面21の外周縁部より直線状に伸びた後で、上側に緩やかに蛇行して、さらに蛇行した部位の外周縁部より直線状に伸びる。
図4に示すように、下側余肉部22aは、クランク部W52以外の部位、例えば、クランクジャーナルW51等を成形する下側成形面21の外周側に形成される下側余肉部である。
下側余肉部22b〜22eは、クランクピンおよびクランクピンの両側に隣接する二つのバランスウエイト等からなるクランク部W52を成形する下側成形面21の外周側に形成される下側余肉部である。
本実施形態では、図4における下型20の長手方向端部に位置する下側余肉部より順番に、下側余肉部22b・22c・22d・22eと表記している。
このような下側余肉部22a〜22eは、その高さ位置(上下方向の位置)が互いに異なっている。
なお、図4では、下側余肉部22a〜22eの高さ位置の関係を明確にするために、下側余肉部22a〜22eの一部を省略して記載している。
図3(a)は、荒地成形型10を図4(b)に示す矢印A−Aに相当する位置で荒地成形型10の短手方向に沿って切断した断面を示している。
図3(b)は、荒地成形型10を図4(b)に示す矢印B−Bに相当する位置で荒地成形型10の短手方向に沿って切断した断面を示している。
まず、図3(a)に示す下側余肉部22b・22dの高さ位置について説明する。
下側余肉部22b・22dは、左側が右側よりも低い位置に形成される。
左側の下側余肉部22b・22dは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cの下方に形成される。
右側の下側余肉部22b・22dは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cの上方に形成される。
図3(b)に示すように、下側余肉部22c・22eは、左側が右側よりも高い位置に形成される。
左側の下側余肉部22c・22eは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に配置される。
右側の下側余肉部22c・22eは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に配置される。
つまり、図3および図4(a)に示すように、下側余肉部22c・22eは、左右両側の高さ位置の関係が、長手方向に隣接する下側余肉部22b・22dとは反対の関係となっている。
また、下側余肉部22b〜22eは、左右両側の高さ位置が互いに異なっている。
一方、クランクジャーナルW51等の外周側に形成される下側余肉部22aは、左右両側の高さ位置が同じ高さ位置となる。
左右両側の下側余肉部22aは、その内周縁部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも僅かに下側に形成される(図3(b)に二点鎖線で示す下側余肉部22a参照)。
つまり、本実施形態の下型20には、左側が右側よりも低い位置に形成される下側余肉部22b・22dと、左側が右側よりも高い位置に形成される下側余肉部22c・22eとが、下側余肉部22aを間に介して、長手方向に沿って交互(順番)に形成される。
これにより、下型20は、長手方向に沿った複数の位置において左右方向両側の位置関係が入れ替えられる。
図3に示すように、上型30は、下型20の上方に配置され、クランクシャフトW50の軸方向を長手方向とする平面視略長方形状に形成される。上型30の内面(上面)には、上側成形面31および上側余肉部32a〜32eが形成される。
上側成形面31は、荒地形状の上側に対応する形状に形成される。
上側余肉部32a〜32eは、上側成形面31の外周側に形成される。上側余肉部32a〜32eは、左右方向に沿った断面視において、上側成形面31の外周縁部より直線状に伸びた後で、上側に緩やかに蛇行して、さらに蛇行した部位の外周縁部より直線状に伸びる。
上側余肉部32a〜32eは、下側余肉部22a〜22eとそれぞれ対向する。
上側余肉部32a〜32eの左右両側の高さ位置の関係は、下側余肉部22a〜22eの左右両側の高さ位置の関係と同じ関係となっている。
つまり、クランクジャーナルW51を成形する上側成形面31の外周側に形成される上側余肉部32aは、左右両側の高さ位置が同じ高さ位置となる(図3(b)に二点鎖線で示す上側余肉部32a参照)。
クランク部W52を成形する上側成形面31の外周側に形成される上側余肉部32b・32dは、左側が右側よりも低い位置に形成される。
上側余肉部32c・32eは、左側が右側よりも高い位置に形成される。
このように、本実施形態の上型30には、左側が右側よりも低い位置に形成される上側余肉部32b・32dと、左側が右側よりも高い位置に形成される上側余肉部32c・32eとが、上側余肉部32aを間に介して交互(順番)に形成される。
これにより、上型30は、長手方向に沿った複数の位置において左右方向両側の位置関係が入れ替えられる。
このような荒地成形型10は、下型20がベース等に固定されるとともに、上型30が変位機構に取り付けられて昇降可能に構成されることで、上下方向に開閉可能に構成される。
図5に示すように、荒地成形型10は、下型20および上型30を型閉めした状態で、上下両側の成形面21・31によって、クランクシャフトW50に応じた荒地形状となるインプレッション10aを形成する。
このとき、荒地成形型10は、上下両側の余肉部22a〜22e・32a〜32eによって、インプレッション10aの外周側に予備成形体W20の金属材料が組成流動する空間となるフラッシュランド10bおよびガッター10c等を形成する。
フラッシュランド10bは、インプレッション10aの外周縁部で左右方向に沿った断面視において直線状となる空間である。
ガッター10cは、左右方向に沿った断面視において、フラッシュランド10bの外周縁部で上側に緩やかに蛇行して、さらに蛇行した部位の外周縁部で直線状となる空間である。
図5(a)に示すように、下側余肉部22b・22dと上側余肉部32b・32dとによって成形されるフラッシュランド10bは、左側が右側よりも低い位置に形成される。
このようなフラッシュランド10bは、その左側の内周縁部の高さ方向中央部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に形成され、右側の内周縁部の高さ方向中央部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に形成される。
図5(b)に示すように、下側余肉部22c・22eと上側余肉部32c・32eとによって成形されるフラッシュランド10bは、左側が右側よりも高い位置に形成される。
このようなフラッシュランド10bは、その左側の内周縁部の高さ方向中央部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に形成され、右側の内周縁部の高さ方向中央部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に形成される。
下側余肉部22aと上側余肉部32aとより形成されるフラッシュランド10bは、左右両側の高さ位置が同じ高さ位置に形成され、その内周縁部の高さ方向中央部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cと同じ高さ位置に形成される(図3(b)参照)。
つまり、本実施形態のフラッシュランド10bは、左側が右側よりも低い位置に形成される部分と、左側が右側よりも高い位置に形成される部分とが、長手方向に沿って交互(順番)に配置される。
これにより、フラッシュランド10bは、長手方向に沿った複数の位置において左右方向両側の位置関係が入れ替えられる。
このように、第一の金型としての下型20および第二の金型としての上型30は、インプレッション10aおよびフラッシュランド10bを形成する。
また、荒地成形型10は、下型20および上型30からなる荒地工程S40の熱間鍛造型である。
次に、図6等を参照して荒地工程S40について説明する。
なお、図6は、図4(b)に示す矢印B−Bに相当する位置、つまり、下側余肉部22cおよび上側余肉部32cを荒地成形型10の短手方向に沿って切断した断面を示している。
まず、図6(a)に示すように、荒地工程S40では、荒地成形型10の下型20に予備成形体W20をセットする。このとき、予備成形体W20は、下型20の左右中央部等に支持される。
そして、荒地工程S40では、上型30を下降させて荒地成形型10の下型20および上型30を型閉めする。
これにより、図6に示すように、熱間鍛造方法では、予備成形体W20を荒地成形型10で押圧して予備成形体W20の金属材料をインプレッション10aに充満させ、予備成形体W20を荒地形状に沿わせて成形する。
このとき、予備成形体W20の金属材料は、左右方向に沿った断面視において、左右方向に流動された後で、インプレッション10aの左右両端部に沿って上下方向に流動される(図6(a)に二点鎖線で示す予備成形体W20参照)。
特に、クランク部W52を成形するインプレッション10aにおいて、予備成形体W20の金属材料は、上下方向に多く材料流動される。
一方、クランクジャーナルW51等を成形するインプレッション10aにおいて、予備成形体W20の金属材料は、上下方向に多く材料流動しない。これは、予備成形工程S30にて予備成形体W20をある程度荒地形状に近い形状に成形していることによるものである。
インプレッション10aからはみ出した予備成形体W20の金属材料は、フラッシュランド10bに流動し、荒地成形体W30のバリW31となる。
下側余肉部22aと上側余肉部32aとによって形成されるフラッシュランド10bは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cと同じ高さ位置に形成されている。
このため、クランクジャーナルW51等の外周側に形成されるバリW31は、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cと同じ高さ位置に形成される。
一方、下側余肉部22b〜22eと上側余肉部32b〜32eとによって形成されるフラッシュランド10bは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cとは異なる高さ位置に形成されている(図5参照)。
このため、クランク部W52の外周側に形成されるバリW31は、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cとは異なる高さ位置に形成される。
これによれば、熱間鍛造方法および荒地成形型10は、クランク部W52のような多くの金属材料が上下方向に流動する部位において、予備成形体W20の金属材料が左右方向に流動した先に、上下両側の成形面21・31を配置できる。
従って、熱間鍛造方法および荒地成形型10は、予備成形体W20の金属材料がフラッシュランド10bに直接的に流出してしまうことを防止できる。
このため、熱間鍛造方法および荒地成形型10は、フラッシュランド10bに流出する予備成形体W20の金属材料の量、すなわち、バリW31の量を低減できる。つまり、熱間鍛造方法は、インプレッション10aにより多くの金属材料を充満できる。
従って、熱間鍛造方法および荒地成形型10は、インプレッション10aに充満する金属材料が少ないことに起因する歩留まりの発生を抑制できるため、クランクシャフトW50の製造コストを削減できる。
このように、荒地工程S40では、左右両側(荒地成形体W30の短手方向両側)のいずれか一方のバリW31を、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に形成するとともに、左右両側の他方のバリW31を、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に形成する。
また、荒地成形型10のフラッシュランド10bは、左右両側のいずれか一方が、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に形成されるとともに、左右両側の他方が、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に形成される。
なお、荒地成形工程では、本実施形態のように、荒地成形体の一部の部位において、左右両側のバリをクランクシャフトの高さ方向中央部と同じ位置に形成しても構わない。
このような部位としては、フラッシュランドの左右両側の高さ位置をクランクシャフトの高さ方向中央部よりも高い位置若しくは低い位置に変更した場合に、バリが形成されにくい部位、例えば、クランクジャーナル等がある。
次に、仕上工程S50について説明する。
仕上工程S50では、図7に示す仕上成形型40を用いて熱間鍛造を行う。
このため、まず、仕上成形型40について説明する。
図7(a)に示すように、仕上成形型40は、下型50および上型60を具備する。
下型50は、クランクシャフトW50の軸方向を長手方向とする平面視略長方形状に形成される。下型50の内面(下面)には、下側成形面51および下側余肉部52が形成される。
下側成形面51は、クランクシャフトW50の下側に対応する形状に形成される。
下側余肉部52は、下側成形面51の外周側に形成される。下側余肉部52は、荒地成形型10の下側余肉部22aと略同一の形状に形成される。
下側余肉部52は、クランクシャフトW50の部位に関わらず同じ高さ位置に形成される。下側余肉部52は、その内周縁部がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも僅かに下側に形成される。
上型60は、下型50の上方に配置され、クランクシャフトW50の軸方向を長手方向とする平面視略長方形状に形成される。上型60の内面(上面)には、上側成形面61および上側余肉部62が形成される。
上側成形面61は、クランクシャフトW50の上側に対応する形状に形成される。
上側余肉部62は、上側成形面61の外周側に形成される。上側余肉部62は、荒地成形型10の上側余肉部32aと略同一の形状に形成される。
上側余肉部62は、クランクシャフトW50の部位に関わらず全て同じ高さ位置に形成される。
仕上成形型40は、下型50がベース等に固定されるとともに、上型60が変位機構に取り付けられて昇降可能に構成されることで、上下方向に開閉可能に構成される。
図7(b)に示すように、このような仕上成形型40は、下型50および上型60を型閉めした状態で、上下両側の成形面51・61によって、クランクシャフトW50に応じた形状となるインプレッション40aを形成する。
このとき、仕上成形型40は、上下両側の余肉部52・62によって、インプレッション40aの外周側に荒地成形体W30の金属材料が組成流動する空間となるフラッシュランド40bおよびガッター40c等を形成する。
フラッシュランド40bおよびガッター40cの形状は、上下方向の長さがやや長くなるものの、荒地成形型10のフラッシュランド40bおよびガッター40cの形状と概ね同一の形状に形成される。
フラッシュランド40bは、クランクシャフトW50の部位に関わらず同じ高さ位置に形成される。フラッシュランド40bの内周縁部の高さ方向中央部は、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cと同じ高さ位置となる。
次に、図8等を参照して仕上工程S50について説明する。
なお、図8は、仕上成形型40を図4(b)に示す矢印B−Bに相当する位置で切断した断面を示している。
つまり、図8に示す荒地成形体W30のバリW31は、下側余肉部22cと上側余肉部32cとによって形成されるフラッシュランド10bに金属材料が流動したものであり、左側が右側よりも高い位置に形成されている。
まず、図8(a)に示すように、仕上工程S50では、荒地成形体W30を仕上成形型40の下型50にセットする。このとき、仕上成形体W40は、下型50の左右中央部等に支持される。
仕上工程S50では、上型60を下降させて下型50および上型60を型閉めする。
このとき、図8に示す断面視において、荒地成形体W30のバリW31は、左側が上型60に押し下げられるとともに、右側が下型50に押し上げられる。
つまり、図8に示す断面視において、上型60は、荒地成形体W30の左側を下方向にたわませるように、荒地成形体W30を押圧する(図8(a)の左側に示す矢印参照)。
一方、図8に示す断面視において、下型50は、荒地成形体W30の右側を上方向にたわませるように、荒地成形体W30を押圧する(図8(a)の右側に示す矢印参照)。
これによれば、熱間鍛造方法では、上下両型50・60による荒地成形体W30をたわませる力を相殺することができる。
従って、熱間鍛造方法では、荒地成形体W30のたわみを抑制できる。
図8(b)および図8(c)に示すように、熱間鍛造方法では、このような状態で荒地成形体W30を仕上成形型40で押圧して荒地成形体W30の金属材料をインプレッション40aに充満させ、荒地成形体W30をクランクシャフトW50の形状に沿わせて成形する。
これによれば、熱間鍛造方法は、インプレッション40aの荒地成形体W30がたわんだ側(上側または下側)に、先に荒地成形体W30の金属材料が充満してしまうことを防止できる。
つまり、熱間鍛造方法は、インプレッション40aの上下両側にバランスよく荒地成形体W30の金属材料を流動させることができる。このため、熱間鍛造方法は、インプレッション40aの上下両側に同じようなタイミングで金属材料を充満させることができる。
ここで、上下両側の余肉部22b・32bによって形成された荒地成形体W30のバリW31は、左側がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に形成されるとともに、右側がクランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に形成される(図5(a)参照)。
このような荒地成形体W30のバリW31は、右側が上型60に押し下げられるとともに、左側が下型50に押し上げられる。つまり、この場合、荒地成形体W30のバリW31は、左右両側が図8(a)に示す方向とは反対の方向に押圧されることとなる。
従って、本実施形態の熱間鍛造方法は、クランク部W52を成形するインプレッション40aの上下両側に、同じようなタイミングで金属材料を充満させることができる。
このため、熱間鍛造方法は、インプレッション40aの上側と下側とのいずれか一方に、先に金属材料が充満してしまうことに起因する、成形荷重の増大を抑制できる。
このように、仕上工程S50では、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも高い位置に形成した荒地成形体W30のバリW31(図8では左側のバリW31)を、仕上成形型40の上型60によって押し下げる。
また、仕上工程S50では、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cよりも低い位置に形成した荒地成形体W30のバリW31(図8では右側のバリW31)を、仕上成形型40の下型50によって押し上げる。
ここで、図8に示す断面視において、左側のバリW31が上型60で押し下げられるとともに、右側のバリW31が下型50で押し下げられるため、荒地成形体W30には、図8における反時計回り方向の回転モーメントが作用する(図8(b)に示す矢印参照)。
一方、上下両側の余肉部22b・32bによって形成されたバリW31は、左側が下型50で押し上げられるとともに、右側が上型60で押し上げられる(図5(a)参照)。
従って、このようなバリW31が形成される部位において、荒地成形体W30には、図8における時計回り方向の回転モーメントが作用することとなる。
つまり、本実施形態の熱間鍛造方法では、クランクシャフトW50の長手方向に隣接するクランク部W52毎に、図8における時計回り方向および反時計回り方向の回転モーメントをそれぞれ作用させ、両回転モーメントを相殺しているのである。
これによれば、熱間鍛造方法は、仕上成形型40を型閉めするときに、荒地成形体W30が回転してしまうことを防止できる。
このように、荒地工程S40では、荒地成形体W30の長手方向に沿った複数の位置において、短手方向両側の高さ位置の関係を入れ替えてバリW31を形成する。
また、荒地成形型10のフラッシュランド10bは、長手方向に沿った複数の位置において、短手方向両側の位置関係が入れ替えられる。
なお、荒地成形体の左右両側のバリの位置関係を入れ替える回数は、仕上工程時に荒地成形体が回転しない程度に多い回数であればよく、本実施形態に限定されるものでない。
また、図6(b)に示すように、本実施形態の熱間鍛造方法では、上下両側の余肉部22b〜22e・32b〜32eによって、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cから同じ距離だけ離れた位置に、バリW31を形成している。
つまり、本実施形態の荒地成形型10の左右両側のフラッシュランド10bは、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cから同じ距離だけ離れた位置に形成されている。
これによれば、図8(a)に示すように、熱間鍛造方法は、仕上工程S50において、クランクシャフトW50の高さ方向中央部Cとは異なる位置に形成した左右両側のバリW31を、それぞれ同じタイミングで押圧できる。
従って、熱間鍛造方法は、仕上工程S50において荒地成形体W30のたわみをより効果的に抑制できる。このため、熱間鍛造方法は、インプレッション40aの上下両側に、より近いタイミングで金属材料を充満させることができる。
つまり、熱間鍛造方法は、インプレッション40aの上側と下側とのいずれか一方に、先に金属材料が充満してしまうことに起因する、成形荷重の増大をより効果的に抑制できる。
なお、荒地成形型および仕上成形型は、上下両型を昇降可能に構成し、上下両型を互いに接近させて型閉めしても構わない。
10 荒地成形型
40 仕上成形型
W10 棒状素材
W20 予備成形体
W30 荒地成形体
W31 バリ
W40 仕上成形体
W41 バリ

Claims (4)

  1. 棒状素材を予備成形体に成形する予備成形工程と、荒地成形型を用いて、前記予備成形体を荒地形状の周囲にバリが形成された荒地成形体に成形する荒地工程と、仕上成形型を用いて、前記荒地成形体を最終成形体の周囲にバリが形成された仕上成形体に成形する仕上工程とを行う熱間鍛造方法であって、
    前記荒地工程では、
    前記荒地成形体の短手方向両側のいずれか一方の前記バリを、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも高い位置に形成し、
    前記短手方向両側の他方の前記バリを、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも低い位置に形成し、
    前記荒地成形体の長手方向に沿った複数の位置において、前記短手方向両側の高さ位置の関係を入れ替えて前記バリを形成し、
    前記仕上工程では、
    前記最終成形体の高さ方向中央部よりも高い位置に形成した前記荒地成形体のバリを、前記仕上成形型で押し下げるとともに、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも低い位置に形成した前記荒地成形体のバリを、前記仕上成形型で押し上げる、
    熱間鍛造方法。
  2. 前記荒地工程では、
    前記最終成形体の高さ方向中央部から同じ距離だけ離れた位置に、前記短手方向両側のバリを形成する、
    請求項1に記載の熱間鍛造方法。
  3. 一対の第一金型および第二金型からなり、
    前記第一金型および前記第二金型を型閉めした状態で、
    前記第一金型の内面に形成される第一成形面と前記第二金型の内面に形成される第二成形面とによって、最終成形体に応じた荒地形状となるインプレッションを形成し、かつ、
    前記第一成形面の外周側に形成される第一余肉部と前記第二成形面の外周側に形成される第二余肉部とによって、前記インプレッションの外周側にフラッシュランドを形成する荒地工程の熱間鍛造型であって、
    前記フラッシュランドは、
    短手方向両側のいずれか一方が、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも高い位置に形成され、
    前記短手方向両側の他方が、前記最終成形体の高さ方向中央部よりも低い位置に形成され、
    長手方向に沿った複数の位置において、前記短手方向両側の位置関係が入れ替えられる、
    荒地工程の熱間鍛造型。
  4. 前記短手方向両側のフラッシュランドは、
    前記最終成形体の高さ方向中央部から同じ距離だけ離れた位置に形成される、
    請求項3に記載の荒地工程の熱間鍛造型。
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