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

Description

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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